Розсіяння і поглинання електромагнітного випромінювання циліндричними об’єктами

Автор(и)

  • Микола Григорович Кокодій Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-1325-4563
  • Денис Олегович Протектор Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-3323-7058
  • Дар'я Володимирівна Гуріна Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-7357-1275
  • Вячеслав Олександрович Маслов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-7743-7006
  • Ірина Василівна Гарячевська Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-4630-9519
  • Іван Опанасович Приз Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Харків, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023080010

Ключові слова:

дифракція, тонкий провідник, поглинання, розсіяння

Анотація

Досліджено резонансні ефекти, які виникають при падінні електромагнітної хвилі на циліндр. Характер ефектів залежить від співвідношення між діаметром циліндра і довжиною хвилі випромінювання та від матеріалу циліндра. В товстих циліндрах (D >> l) без поглинання виникають резонанси поверхневої хвилі в вигляді регулярно слідуючих один за другим піків на кривій залежності розсіяння від діаметра. Період слідування визначається показником заломлення. В дуже тонких металевих провідниках (D << l) спостерігається ефект аномально сильного поглинання електромагнітного випромінювання. Фактор ефективності поглинання металевого провідника діаметром кілька мікрометрів у сантиметровому діапазоні довжин хвиль досягає кількох сотень. Розрахунки розподілу електромагнітного поля всередині та поза провідником показали значне збільшення інтенсивності електромагнітного поля всередині циліндра при деяких співвідношеннях між діаметром провідника і довжиною хвилі випромінювання. Траєкторії потоку вектора Умова–Пойнтінга викривляються, і енергія надходить у провідник з усіх боків. Цей ефект — нерезонансний. В тонких циліндричних провідниках з великим показником заломлення і малим поглинанням виникають резонанси Фано. При цьому при одних діаметрах розсіяння зростає і з’являється дуже вузький резонансний пік, при других — розсіяння дуже мале. Провідник стає невидимим на деякій довжині хвилі.

Посилання

G. Mie, “Contributions to the optics of turbid media, particularly of colloidal metal solutions,” Ann. der Phys., vol. 330, no. 3, pp. 377–445, 1908, doi: https://doi.org/10.1002/andp.19083300302.

P. Debye, “Der Lichtdruck auf Kugeln von beliebigem Material,” Ann. der Phys., vol. 335, no. 11, pp. 57–136, 1909, doi: https://doi.org/10.1002/andp.19093351103.

J. W. Nicholson, “The scattering of light by a large conducting sphere,” Proc. London Math. Soc., vol. s2-9, no. 1, pp. 67–80, 1911, doi: https://doi.org/10.1112/plms/s2-9.1.67.

J. W. Nicholson, “The scatterring of light by a large conducting sphere,” Proc. London Math. Soc., vol. s2-11, no. 1, pp. 277–284, 1913, doi: https://doi.org/10.1112/plms/s2-11.1.277.

G. Thilo, “Der Strahlungsdruck auf Kreiszylinder aus beliebigem Material,” Ann. der Phys., vol. 367, no. 14, pp. 531–568, 1920, doi: https://doi.org/10.1002/andp.19203671404.

J. R. Wait, “Scattering of a plane wave from a circular dielectric cylinder at oblique incidence,” Can. J. Phys., vol. 33, no. 5, pp. 189–195, 1955, doi: https://doi.org/10.1139/p55-024.

A. C. Lind, J. M. Greenberg, “Electromagnetic scattering by obliquely oriented cylinders,” J. Appl. Phys., vol. 37, no. 8, pp. 3195–3203, 1966, doi: https://doi.org/10.1063/1.1703184.

H. C. van de Hulst, Light Scattering by Small Particles. New York-London: John Wiley and Sons, Chapman and Hall, 1957.

M. Kerker, The Scattering of Light and Other Electromagnetic Radiation. New York-London: Elsevier, 1969, doi: https://doi.org/10.1016/C2013-0-06195-6.

К. Борен, Д. Хафмен, Поглощение и Рассеяние Света Малыми Частицами. Москва: Мир, 1986.

А. Е. Трибельский, М. И. Мирошниченко, “Резонансное рассеяние электромагнитных волн малыми металлическими частицами: новый взгляд на старую проблему,” Успехи физических наук, vol. 192, no. 1, pp. 45–68, 2022, doi: https://doi.org/10.3367/UFNr.2021.01.038924.

W. M. Irvine, “Light scattering by spherical particles: Radiation pressure, asymmetry factor, and extinction cross section,” J. Opt. Soc. Am., vol. 55, no. 1, p. 16, 1965, doi: https://doi.org/10.1364/JOSA.55.000016.

N. G. Kokodii, “Nature of resonances in a thick refracting cylinder during of an electromagnetic wave,” Opt. Spectrosc., vol. 72, no. 2, pp. 249–251, 1992.

M. G. Kokodii, A. O. Natarova, A. V. Genzarovskiy, I. A. Priz, “Interaction between thin conductive fibers and microwave radiation,” Opt. Quantum Electron., vol. 55, no. 3, p. 256, 2023, doi: https://doi.org/10.1007/s11082-022-04389-x.

U. Fano, “Effects of configuration interaction on intensities and phase shifts,” Phys. Rev., vol. 124, no. 6, pp. 1866–1878, 1961, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.124.1866.

К. Б. Самусев, Н. В. Рыбин, А. К. Самусев, М. Ф. Лимонов, “Невидимость конечного диэлектрического цилиндра в условиях резонанса Фано,” Физика твердого тела, vol. 57, no. 10, pp. 1941–1946, 2015, uri: https://journals.ioffe.ru/articles/42257.

Ю. М. Поплавко, Ю. В. Діденко, Д. Д. Татарчук, “Надвисокочастотні параметри компонентів екрануючих композитів. Ч. 2. Механізми поглинання мікрохвиль,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 65, no. 12, pp. 752–765, 2022, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347023010041.

Ю. М. Поплавко, Д. Д. Татарчук, Ю. В. Діденко, Д. Чипегін, “Поглинальні мікрохвильові композитні матеріали,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 66, no. 1, pp. 27–38, 2023, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347023010065.

Потік випромінювання на тонкий провідник

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-09-29 — Оновлено 2023-09-29

Як цитувати

Кокодій, М. Г., Протектор, Д. О., Гуріна, Д. В., Маслов, В. О., Гарячевська, І. В., & Приз, І. О. (2023). Розсіяння і поглинання електромагнітного випромінювання циліндричними об’єктами. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(9), 553–564. https://doi.org/10.20535/S0021347023080010

Номер

Том 66 № 9 (2023): Задачі прикладної електродинаміки

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.