Волнами называются колебательные движения непрерывных сред

ПЛОСКИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В БЕЗГРАНИЧНОЙ СРЕДЕ

Целью настоящего учебного пособия является облегчение изучения раздела электродинамики, описывающего распространение свободных электромагнитных волн в безграничной среде.

Свободными называются электромагнитные волны, распространяющиеся без влияния направляющих структур

Электромагнитные волны – это распространение электромагнитных колебаний в пространстве. Кроме электродинамики, электромагнитные колебания изучаются в курсах теории электрических цепей, ТОЭ и т.д.. Однако в свободном пространстве и в радиотехнических цепях эти процессы происходят и описываются по-разному. В теории цепей достаточно знать величины токов и напряжений в конечном числе ветвей электронной схемы. А в электродинамике необходимо описание характеристик электромагнитного поля во всем пространстве, то есть в бесконечно большом числе точек. Очевидно, что электродинамическая задача сложнее.

Электромагнитные волны не являются уникальными. Волновые процессы различной природы достаточно широко распространены в природе.

Волнами называются колебательные движения непрерывных сред

Это определение пришло из механики, однако оно адекватно описывает и электромагнитные волны. В нашем случае под движением следует понимать изменение характеристик поля в пространстве и времени.

Нашей задачей является описание процесса распространения плоских электромагнитных волн в средах с различными электродинамическими характеристиками – относительной диэлектрической проницаемостью ε, относительной магнитной проницаемостью μ и электропроводностью σ.

Пособие скомпоновано следующим образом. Вначале рассмотрены общие характеристики волн без привязки к процессам, их создающим. Затем на основании системы уравнений Максвелла и материальных уравнений получены и решены однородные волновые уравнения, описывающие изменение векторов напряженности поля в пространстве и времени. Далее рассмотрено распространение плоских электромагнитных волн в средах с различными характеристиками. Шестая и седьмая главы посвящены описанию поляризации электромагнитных волн и переносу энергии гармонической и не гармонической волной.

Так как изучение любой технической дисциплины имеет своей целью освоение методов расчета характеристик процессов или устройств, в заключительной главе приведены примеры решения задач.

Основные обозначения приведены в приложении 1.

Для лучшего усвоения материала желательно знание основных положений математики и теории электромагнитного поля. Эти сведения содержатся в любом учебнике, список которых приведен в конце. Для начала достаточно воспользоваться информацией, изложенной в разработанных нами пособиях [1, 2]