Распространение света в слоисто неоднородной структуре -

Рассмотрена проблема описания распространения и рассеяния света в слоистых изотропных и анизотропных средах. Исходя из уравнений Максвелла единым образом изложены существующие в настоящее время подходы к решению этой задачи. Обсуждены особенности распространения волн в слоистых средах.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В СЛОИСТО-НЕОДНОРОДНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ - Фундаментальные исследования (научный журнал)

Рассмотрены скалярные и векторные поля. Проанализированы среды с мелкомасштабными и крупномасштабными регулярными неоднородностями. Рассмотрена проблема построения функции Грина волнового уравнения в пространственно однородной среде.

Проанализированы случаи слоистых изотропных и анизотропных сред. При рассмотрении задачи рассеяния света в слоистой среде особое внимание уделяется применению метода Кирхгофа, поскольку это дает возможность получать расчетные формулы в виде, удобном для сравнения теории с экспериментом.

Кратко рассмотрена проблема распространения волн и возникновения запрещенных зон в фотонных кристаллах. Оптические методы исследований широко применяются для изучения самых разнообразных свойств конденсированных систем.

К настоящему времени развита последовательная теория, описывающая оптические свойства пространственно однородных изотропных и анизотропных систем. Детально изучено распространение волн в таких средах, исследовано однократное рассеяние света на случайных неоднородностях, успешно развивается теория многократного рассеяния света для сильно неоднородных сред. Вместе с тем большой интерес вызывает исследование систем, оптические свойства которых заданным образом меняются в пространстве.

В дальнейшем мы такие неоднородные среды будем называть регулярными. Экспериментальные исследования оптических свойств регулярных систем в принципе не отличаются от исследований пространственно однородных систем. Однако извлечение информации об их структуре требует использования последовательной теории, описывающей оптические свойства регулярных систем.

Основная проблема здесь состоит в том, что для них нет единого универсального описания и, как правило, применяют различные приближенные подходы. Широким классом регулярных систем являются слоистые системы, свойства которых меняются вдоль некоторого выделенного направления. Такие среды встречаются в самых разнообразных областях физики. Это физика атмосферы и океана, геофизика, голография, акустооптика, физика жидких кристаллов.

В самые последние годы созданы и активно изучаются фотонные кристаллы []. Настоящий обзор посвящен изучению оптических свойств диэлектрических слоистых систем. Нашей целью является описание распространения и рассеяния света в таких средах. Этой проблеме посвящено большое число статей, она обсуждается в ряде обзоров и монографий []. Однако эти работы, как правило, посвящены определенному типу слоистых систем, их оптические свойства описываются в рамках строго определенных приближений.

Это создает сложности для получения представления о всей проблеме в целом. Кроме того, в большинстве работ, посвященных распространению волн в слоистых средах, рассматриваются скалярные волны [17, 18, 24, 29, 30]. Случаю электромагнитных волн уделяется сравнительно мало внимания.

В еще большей степени это касается проблемы вычисления функции Грина волнового уравнения поле точечного источника [26, 27, 29, 30] и задачи рассеяния, где даже случай скалярного поля не исследован достаточно подробно.

Подавляющее большинство оптических задач для слоистых сред решается приближенными методами с использованием малых или больших параметров. К таким параметрам относятся отно. В рамках этих приближений рассматриваются различные подходы для вычисления поля в слоистых средах, нахождения функции Грина волнового уравнения и расчета интенсивности рассеянного света.

Цель настоящего обзора состоит в описании распространения света, поля точечного источника интенсивности рассеяния в слоистых системах. Были систематизированы различные приближенные подходы к решению этих задач. Для того чтобы последовательно учесть оптическую анизотропию и поляризационные эффекты и сделать физический смысл тех или иных приближений более прозрачным, рассмотрение проводилось исходя из общих уравнений Максвелла. В зависимости от параметров слоистых сред применяется широкий диапазон методов описания от строгих методов теории дифракции до приближения геометрической оптики.

В настоящее время слоистые системы самого различного типа широко применяются на практике в оптических устройствах отображения и передачи информации. Для создания оптимальных устройств с требуемыми свойствами важно иметь последовательное теоретическое описание оптических свойств таких систем. Развитый подход также является важным для разработки устройств на фотонных кристаллах.

Большинство теоретических подходов при решении этой проблемы в настоящее время основано на аналогии между распространением волн в периодических структурах и поведением электронов в кристаллах.

Однако подобной аналогии часто бывает недостаточно, и требуется последовательное решение оптической задачи. Обзор построен следующим образом. Во втором разделе обсуждаются вопросы распространения волн в слоистых средах. Рассматриваются скалярные поля, в отношении которых можно пренебречь поляризационными эффектами, и векторные поля. Анализируются изотропные и анизотропные среды с мелкомасштабными и крупномасштабными регулярными неоднородно-стями.

В третьем разделе рассматривается функция Грина волнового уравнения. Вначале кратко рассматривается функция Грина в пространственно однородной среде, а затем анализируются случаи слоистых изотропных и анизотропных сред. Для пояснения физического смысла полученных результатов в случае слоистой анизотропной среды функция Грина рассматривается на конкретном примере киральной среды.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Четвертый раздел посвящен описанию рассеяния света в слоистой среде. Особое внимание уделяется применению метода Кирхгофа для таких сред, поскольку это дает возможность получать расчетные формулы. В последнем разделе коротко рассмотрена проблема распространения волн и возникновения запрещенных зон в фотонных кристаллах. Рассмотрим слоистую среду, свойства которой для определенности меняются вдоль оси г.

Показано, что кроме хорошо известных типов бианизотропных сред, в которых распространяются две ортогонально поляризованных собственных электромагнитных волны в положительном направлении и две — в отрицательном, теоретически могут существовать аномальные бианизотропные среды, в которых набор собственных волн иной. Хроматическая аберрация произвольной центрированной системы линз ГЛАВА 6. Представлено исследование зависимости потерь при стыковке двух волокон в зависимости от поперечного и продольного смещения одномодового волокна и двух различных типов фотоннокристаллических волокон с полой сердцевиной. Исследованы зависимости от угла падения интенсивностных и поляризационных характеристик волны отраженной от границы диэлектрика и биизотропной среды. В однородных бигиротронных средах обе гиротропии дают суммарный вклад в поворот плоскости поляризации фарадеевское вращение , тогда как в брэгговское отражение за счет резонансного взаимодействия с периодической структурой и в коэффициент отражения от неоднородных структур - разностный; 6. ТДП в главных кристаллографических осях. Приглашаем авторов представить свои издания в экспозиции на Московскую международную книжную выставку. Среда ведет себя подобно одноосному кристаллу, оптическая ось которого параллельна магнитному полю.

Хотя нас интересуют векторные поля, но для лучшего понимания подходов, используемых для электромагнитных волн, мы приведем сначала подходы, применяемые для скалярных волн, известные значительно шире. Поле скалярной волны и г, граспространяющейся в неоднородной изотропной среде, удовлетворяет волновому уравнению. В общем случае уравнение 2. В низшем порядке по этому малому параметру мы получаем решение в приближении эйконала [31]. В этом случае для применения теории возмущений удобно записать уравнение 2.

Это решение асимптотически правильно описывает фазу волны. Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту.

Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — рублей. ВВЕДЕНИЕ Оптические методы исследований широко применяются для изучения самых разнообразных свойств конденсированных систем. К таким параметрам относятся отно- шение длины световой волны к характерному размеру регулярной структуры, степень неоднородности слоистой среды и т.

Особое внимание уделяется применению метода Кирхгофа для таких сред, поскольку это дает возможность получать расчетные формулы в виде, удобном для сравнения теории с экспериментом.

Ниже мы разберем наиболее часто встречающиеся ситуации. Отметим, однако, точное соотношение для произвольных решений уравнения 2. Среда с малыми неоднородностями. Это решение асимптотически правильно описывает фазу волны, но Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст.

Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Дифракция Фраунгофера и Френеля. Здесь - неизвестная функция.

В последнее время особое внимание уделяется исследованию многослойных, периодических, пленарных волноводных и непрерывно неоднородных структур на основе биизотропных и бианизотропных материалов, представленных электро- и магнитооптическими кристаллами, жидкокристаллическими, композиционными и оптически активными средами [69,,]. Бурный интерес к ДПВР связан с простотой их изготовления и возможностью их применения в различных волоконно-оптических устройствах, например, в качестве датчиков или фильтров. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке.