Волновод плазменный. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Волновод плазменный - искусственное или естественное плазменное образование с неоднородным профилем диэлектрич. проницаемости, один из размеров к-рого значительно больше других. В плазме при определ. условиях может образоваться канал, по к-рому происходит направленное распространение эл--магн. энергии. Плазменный волновод - разновидность волновода диэлектрического. Плазменные волноводы могут быть со свободной границей (плазменный цилиндр, удерживаемый магн. давлением, ионосферные слои) или жёсткой (плазменный цилиндр, заполняющий стеклянную трубку, плазма твёрдых тел). Плотность плазмы в плазменном волноводе может быть постоянной (однородный плазменный волновод) или переменной, обычно убывающей от центра к краям (неоднородный плазменный волновод). Плазменные волноводы используют для транспортировки эл--магн. энергии в плазме, изучения свойств и нагрева плазмы, измерения её параметров, ускорения заряж. частиц. Плазменный волновод - основа плазменных генераторов и усилителей (см. Плазменная электроника).

Поскольку фазовая скорость эл--магн. волн в плазменном волноводе зависит от их поперечных размеров и может стать заметно меньшей скорости света с в вакууме, волны эффективнее взаимодействуют с заряж. частицами и между собой, чем в неогранич. плазме. В плазменном волноводе могут распространяться объёмные волны, лишь незначительно отличающиеся от объёмных волн в неогранич. плазме, и поверхностные, являющиеся характерной особенностью плазменных волноводов. Поверхностные волны могут существовать на границе плазмы с вакуумом, диэлектриком и проводником (металлом). Частота со поверхностной волны на границе однородной полуограниченной плазмы с диэлектриком (диэлектрич. проницаемость

) в отсутствие пост, магн. поля лежит в интервале 0 <

, где

-ленгмюровская частота (см. Ленгмюровские волны).

Диэлектрич. проницаемость плазмы e при этом отрицательна:

Это - медленная эл--магн. волна (

< с), имеющая компоненты электрич. поля вдоль направления распространения и по нормали к границе. Её фазовая скорость

. Частота

наз. верхней граничной частотой поверхностной волны. Важной характеристикой поверхностной волны является глубина проникновения h поля в плазму - расстояние по нормали к границе, на к-ром поле убывает в е раз. Если h порядка поперечных размеров плазменного волновода, то собств. частота

зависит от них. Так, напр., в узком цилиндрич. плазменном волноводе (

, R -радиус,

-длина волны) частота

В более сложных случаях (неизотермич. плазма, наличие пост. магн. поля H₀)частота может зависеть от температуры плазмы и H₀.

В неоднородных по сечению плазменных волноводах собств. частота объёмной волны, зависящей от плотности частиц, изменяется вдоль её градиента. Такая волна может не распространяться. Частота поверхностной волны вполне определена и даже при сильном изменении градиента плотности изменяется слабо, поскольку является интегральной, а не локальной (как для волн объёмных) характеристикой. Так, напр., частота волны узкого цилиндрич. плазменного волновода с произвольным по радиусу профилем плотности определяется приведённой выше ф-лой, но в

должна входить средняя по сечению волновода плотность.

Затухание волн в однородных плазменных волноводах определяется столкновениями частиц и затуханием .Столкновит. затухание практически одинаково и в плазменных волноводах, и в неогранич. плазме. Затухание поверхностных волн может быть значительно больше, чем объёмных при тех же условиях, что связано с сильной неоднородностью поля поверхностных волн у границы. В плазменных волноводах с размытыми границами появляется дополнит. затухание поверхностных волн. Поскольку частота поверхностных волн меньше

в однородной плазме, то в переходной области всегда найдётся точка у₀, в к-рой

. В окрестности этой точки поверхностная волна возбуждает ленгмюровскую, а сама затухает.

Литература по плазменным волноводам

Знаете ли Вы, что релятивизм (СТО и ОТО) не является истинной наукой? - Истинная наука обязательно опирается на причинность и законы природы, данные нам в физических явлениях (фактах). В отличие от этого СТО и ОТО построены на аксиоматических постулатах, то есть принципиально недоказуемых догматах, в которые обязаны верить последователи этих учений. То есть релятивизм есть форма религии, культа, раздуваемого политической машиной мифического авторитета Эйнштейна и верных его последователей, возводимых в ранг святых от релятивистской физики. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.