Распространение плоской волны в гиромагнитной среде

Положим, что в феррите в направлении оси г, вдоль которой направлено постоянное магнитное поле индукции В₀, распространяется плоская электромагнитная волна частотой со. В соответствии с формулой (24.32).

_L Подставим в уравнения Максвелла rot Я = j со е_кЁ и rot E = -dB/dt значения Ё и В. Получим:

Полагаем, что потери в феррите отсутствуют, и поэтому волна будет распространяться без затухания. Тогда можно принять:

где ?_0г, Е_0у, Н_0ж и Н_0у — значения Е_х, Е_уу Н_х и Н_0у при г = 0.

Совместно решая уравнения (24.33) с учетом (24.34), получаем:

Из первых двух уравнений (24.35) найдем Н_0у и Н_0х и подставим их в остальные два уравнения:

Совместно решая (24.36) и (24.37). получаем уравнение относительно р.

Уравнение (24 38) имеет два корня, удовлетворяющих условию задачи

Подставляя найденные значения р в (24.36) и (24.37), находим Ё_0у = ± j Ьо*- Если р = р*, то E_0y = jE_0x, т. е. ?_0> по фазе опережает ?_0х на 90*. Этому соответствует правое вращение плоскости поляризации и фазовая скорость.

Если р-р~_У то Ё_0у = - j Ё$_х, т. е. Ё_0у отстает на 90* от Ё_0х—левое вращение плоскости поляризации. Ему соответствует фазовая скорость.

Положим, что вдоль оси х распространяется волна, компоненты второй, соответствующие правой и левой поляризации, имеют одинаковые амплитуды Ё_т.

Проекция суммы напряженностей на оси х и у.

Результирующая напряженность поля.

Волна поляризована в плоскости, проходящей через вектор ?_р и ось х. Тангенс угла (3 между вектором ?_р и осью х определяется выражением tg (3 = ?^/?_г = = tg (0,5 (р⁺ — р~) г]. Угол р увеличивается пропорционально расстоянию г. Среда называется гиротропной (вращающей) потому, что плоскость поляризации волны непрерывно поворачивается с ростом х (эффект Фарадея).

Если электромагнитная волна будет распространяться вдоль осих (т. е. встречно постоянному полю В₀), то коэффициент с изменит знак, в результате направление вращения плоскости поляризации (если смотреть вслед волне) сохраняется прежним, а не изменится на противоположное, т. е. для гиротропной среды не выполняется принцип взаимности.

Эффект вращения плоскости поляризации волны используется для создания вентильных устройств волноводного тракта, например в устройстве, называемом циркулятором (отрезок волноводного тракта, заполненного ферритом), с двух сторон которого находятся поляризаторы. В волноводе с таким устройством электромагнитная волна может проходить только в одном направлении, а в другом задерживается одним из поляризаторов.