В.В. Сидоренков, В.В. Толмачев
МГТУ им. Н.Э. Баумана Представлены краткие базовые сведения о необычном эффекте туннельной интерференции полей волн произвольной физической природы, проявление которой необходимо знать и принципиально учитывать при изучении и физико-математическом моделировании условий распространения указанных волн в поглощающих средах, то есть в средах с комплексным показателем преломления. Приведен ряд конкретных примеров технических приложений обсуждаемого здесь явления.
Сравнительно недавно [1, 2] установлено, что в средах с комплексным показателем преломления (а именно, в металлах) интерференционная составляющая вектора плотности потока энергии
где Представленный феномен нетривиален в том смысле, что в случае волн одного направления ихинтерференционный поток энергии
Обсуждаемое явление условно названо «электромагнитная туннельная интерференция», что логически следует из сопоставления с результатами квантовомеханической задачи о туннелировании микрочастицы через потенциальный барьер. Проиллюстрируем это на примере одномерного барьера простейшей прямоугольной формы: U (x) = U 0 при – d / 2 < x < d /2 и U (x) = 0 при В случае, когда энергии частицы E = ħ2k2/2m больше высоты барьера U0, то есть при E – U0 > 0, поле волновой функции частицы в области внутри барьера имеет вид двух встречных волн вероятности: где есть сумма потоков вероятности: первой волны, распространяющейся в положительном направлении оси x, и второй – в противоположном направлении, при отсутствии интерференционной составляющей в плотности потока этих волн. В другом случае, когда энергия частицы Е меньше высоты барьера, то есть при E – U 0 < 0, волновая функция частицы внутри барьера имеет вид: где В таких условиях плотность потока вероятности в области барьера запишется: Итак, когда E – U 0 < 0, функция потока Приведем некоторые примеры конкретных приложений обсуждаемого здесь явления. Это прежде всего туннельная интерференциябозонных волн, но не электромагнитных (разговор о них будет ниже), а волн бозе-кон-денсата куперовских электронных пар, когда сравнительно просто можно описать сложный в традиционном изложении «эффект Джозефсона в сверхпроводниках». Здесь соотношение (5) уже есть аналог фундаментального соотношения Джозефсона для электрического тока
Как физическое явление электромагнитнаятуннельная интерференция, по существу, есть эффект Джозефсона со всеми его удивительными следствиями, которые можно наблюдать теперь и в электромагнитных полях. Указанное явление исследовано в пленках металла на оптических и СВЧ частотах [1, 2]. Установлено, что в пленках толщиной Из теории приемной антенны (длинноволновое приближение) известно, что мощность, поступающая в цепь антенны, в точности равна мощности интерференционного потока
Другое, не менее важное направление развития физических представлений о туннельной интерференции – это синтез голограмм длинноволнового приближения, реализуемых при материализации картины линий интерференционных потоков в ближней зоне элементарного излучателя (диполь, квадруполь и т.д.), находящегося в поле падающей на него электромагнитной волны [7]. Функционально такие голограммы предназначены для преобразования одной моды (структуры) электромагнитного поля в другую моду и могут иметь размеры порядка длины волны. В частности, такие электромагнитные интерференционные преобразователи (ЭМИПы) предлагаются в качестве СВЧ антенн направленного излучения [8]. В настоящее время исследования указанного явления продолжаются и представлены в работах других авторов. Можно надеяться, что использование представлений о туннельной интерференции полей волн произвольной физической природы будут плодотворными в различных областях науки и современной техники.
Литература:
1. Сидоренков В.В., Толмачев В.В. // Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15. Вып. 21. С. 34-37; 1990. Т. 16. Вып. 3. С. 20-25; Вып. 20. С. 5-9. 2. Толмачев В.В., Савичев В.В., Сидоренков В.В. // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1990. № 1. С. 125-133. 3. А.с. № 1689925. Способ передачи электромагнитных сигналов через тонкопленочную среду // Б.И. 1991. № 41. 4. А.с. № 1707782. Способ индукционного нагрева плоского изделия из электропроводного материала // Б.И. 1992. № 3. 5. Сидоренков В.В., Толмачев В.В. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 1992. № 1. С. 43-56.
6. Сидоренков В.В., Толмачев В.В., Федотова С.В. // Известия РАН. Сер. Физическая. 2001. Т. 61. № 12. C. 1776-1782. 7. Сидоренков В.В., Толмачев В.В. // Известия РАН. Сер. Физическая. 1997. Т. 61. № 12. С. 2370-2378. 8. Патент № 2089027. Объемное голографическое антенное устройство // Б.И. 1997. № 24.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|