2015-10-22
2217
В данном разделе на основе приведенных общих положений мы получим характеристики распространения плоских электромагнитных волн в некоторых наиболее важных средах.
Вакуум. Фазовая скорость волн в вакууме находится по общей формуле
.
Поскольку фазовая постоянная волн в вакууме
,
фазовая скорость определится как
.
Таким образом, получен один из основных результатов теории Максвелла − отождествление скорости света в вакууме со скоростью произвольной электромагнитной волны. Другими словами, скорость плоских электромагнитных волн в вакууме равна скорости света 
независимо от частоты этих волн. В физике среды с подобными свойствами носят название сред без дисперсии.
Диэлектрик без потерь. Рассматривая случай немагнитного диэлектрика с 
, что часто встречается на практике, будем иметь
.
Таким образом, фазовая скорость, а следовательно, и длина волны в диэлектрике уменьшаются в 
раз по сравнению с аналогичными величинами, вычисленными для вакуума:
.
Диэлектрик с потерями. Для анализа распространения волн в данной среде нужно воспользоваться понятием комплексной диэлектрической проницаемости
|
|
|
,
где
, 
.
Комплексная постоянная распространения в этом случае запишется следующим образом:
.
Поскольку 
, раскрывая это выражение по формуле Эйлера, будем иметь значение фазовой постоянной
и постоянной затухания
.
Как уже указывалось, реальные диэлектрики характеризуются весьма малыми углами потерь, порядка 
, в силу чего с точностью до величин порядка 
можно считать, что
, 
, 
.
Отсюда
,
,
.
Вывод, следующий из этих формул, состоит в том, что при расчете фазовых соотношений в первом приближении можно не учитывать потерь в материале. С другой стороны, коэффициент затухания плоских волн в неидеальном диэлектрике прямо пропорционален углу диэлектрических потерь.
Рисунок 47 − Плоская волна в среде с потерями
