Дифракция электромагнитных волн

Дифракцией называют явление отражения и преломления электромагнитных волн от проводящего или диэлектрического тела, а также изменение структуры и направления волн При прохождении их через отверстие (щель) в каком-либо теле, например в пластинке, когда размеры тела или щели соизмеримы с длиной электромагнитной волны.

Качественно рассмотрим, как влияет на поле плоской волны помещенный в это поле длинный цилиндр радиусом а, полагая, что ось цилиндра расположена перпендикулярно вектору Пойнтинга падающей волны, а ее вектор? параллелен оси цилиндра.

Рассмотрим три характерных случая.

1. Если длина волны X «а, то действуют законы геометрической оптики и за цилиндром будет область тени (рис. 24.6, а).

Рис. 24.6.

• 2. Если вне и внутри цилиндра X «о, то можно пренебречь запаздыванием, и тогда поля Е и Я внутри и вне цилиндра определяются в условиях, близких к статическим.
• 3. Если XIа а 1, а это случай наиболее типичный для дифракционных задач, то в области за цилиндром, где на рис. 24.6, а была тень, появляется интенсивное поле. На рис. 24.6, 6 изображена эпюра для напряженности Я рассеянного поля, когда проводимость у цилиндра стремится к бесконечности. Физически интенсивное поле вместо тени получается за счет того, что наводимые в верхней части проводящего цилиндра токи затекают в нижнюю его часть и там служат излучателем (вторичным источником поля). Наличие мелких углублений на диаграмме объясняется интерференцией волн.

Рис. 24.6, в иллюстрирует дифракцию плоской однородной электромагнитной волны (длина волны X) при нормальном падении на квадратное отверстие со стороной а в большом хорошо проводящем экране. Отверстие вырезает участок фронта волны и само становится излучателем — элементом Гюйгенса. На рисунке показана полярная диаграмма вектора Е (или Я). Приближенно она может быть описана функцией.

где т = п sin v. Размер а соизмерим с длиной волны X.