stringtranslate.com

موج سطحی

حشره غواصی امواج سطحی ایجاد می کند.

در فیزیک ، موج سطحی یک موج مکانیکی است که در امتداد سطح مشترک بین رسانه های مختلف منتشر می شود. یک مثال رایج، امواج گرانشی در امتداد سطح مایعات، مانند امواج اقیانوس است. امواج گرانشی همچنین می توانند در مایعات، در حد فاصل بین دو سیال با چگالی متفاوت، رخ دهند. امواج سطحی الاستیک می توانند در امتداد سطح جامدات حرکت کنند، مانند امواج رایلی یا عشق . امواج الکترومغناطیسی همچنین می‌توانند به‌عنوان «امواج سطحی» منتشر شوند، زیرا می‌توانند همراه با یک گرادیان ضریب شکست یا در امتداد رابط بین دو رسانه با ثابت‌های دی الکتریک متفاوت هدایت شوند. در انتقال رادیویی ، موج زمینی یک موج هدایت شده است که در نزدیکی سطح زمین منتشر می شود . [1]

امواج مکانیکی

در زلزله شناسی با انواع مختلفی از امواج سطحی مواجه می شود. امواج سطحی، در این مفهوم مکانیکی، معمولاً به عنوان امواج عشق (امواج L) یا امواج ریلی شناخته می شوند . موج لرزه ای موجی است که در زمین حرکت می کند، اغلب در نتیجه یک زلزله یا انفجار. امواج عشق دارای حرکت عرضی هستند (حرکت عمود بر جهت حرکت است، مانند امواج نور)، در حالی که امواج رایلی دارای حرکت طولی (حرکت موازی با جهت حرکت، مانند امواج صوتی) و حرکت عرضی هستند. امواج لرزه ای توسط زلزله شناسان مطالعه و توسط لرزه نگار یا لرزه نگار اندازه گیری می شوند. امواج سطحی محدوده فرکانسی وسیعی را در بر می گیرند و دوره امواجی که بیشترین آسیب را دارند معمولاً 10 ثانیه یا بیشتر است. امواج سطحی می توانند چندین بار از بزرگترین زمین لرزه ها در سراسر جهان حرکت کنند. امواج سطحی زمانی ایجاد می شوند که امواج P و امواج S به سطح می آیند.

به عنوان مثال می توان به امواج در سطح آب و هوا ( امواج سطح اقیانوس ) اشاره کرد. مثال دیگر امواج داخلی است که می تواند در امتداد فصل مشترک دو توده آب با چگالی متفاوت منتقل شود.

در تئوری فیزیولوژی شنوایی ، موج سفر (TW) فون بیکسی ، از یک موج سطحی صوتی از غشای بازیلار به مجرای حلزون ناشی می‌شود . تئوری او به دلیل این پدیده‌های مکانیکی غیرفعال، تمام ویژگی‌های حس شنوایی را توضیح می‌داد. جوزف زویسلوکی و بعداً دیوید کمپ نشان دادند که این غیرواقعی است و بازخورد فعال ضروری است.

امواج الکترومغناطیسی

امواج زمینی امواج رادیویی هستندبه موازات و در مجاورت سطح زمین و به دنبال انحنای زمین منتشر می شوند . این موج تابشی زمینی به عنوان موج سطحی نورتون یا به عبارت بهتر موج زمینی نورتون شناخته می شود ، زیرا امواج زمینی در انتشار رادیویی به سطح محدود نمی شوند.

نوع دیگری از امواج سطحی ، موج سطحی Zenneck با حالت غیر تابشی یا موج سطحی Zenneck-Sommerfeld است . [2] [3] [4] [5] [6] زمین دارای یک ضریب انکسار و اتمسفر دارای ضریب انکسار دیگری است، بنابراین رابطی را تشکیل می دهد که از انتقال موج هدایت شونده Zenneck پشتیبانی می کند. انواع دیگر امواج سطحی موج سطحی به دام افتاده ، [7] موج سرخوردن و امواج سطحی دیاکونوف (DSW) هستند که در فصل مشترک مواد شفاف با تقارن های مختلف منتشر می شوند. [8] [9] [10] [11] جدای از اینها، انواع مختلفی از امواج سطحی برای طول موج‌های نوری مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. [12]

نظریه میدان مایکروویو

در نظریه میدان مایکروویو، رابط دی الکتریک و هادی از "انتقال موج سطحی" پشتیبانی می کند. امواج سطحی به عنوان بخشی از خطوط انتقال مورد مطالعه قرار گرفته اند و برخی ممکن است به عنوان خطوط انتقال تک سیم در نظر گرفته شوند .

ویژگی ها و کاربردهای پدیده موج سطحی الکتریکی عبارتند از:

پلاریتون پلاسمون سطحی

میدان E یک پلاریتون پلاسمون سطحی در یک رابط نقره-هوا، در فرکانس مربوط به طول موج فضای آزاد 10μm. در این فرکانس، نقره تقریباً به‌عنوان یک رسانای الکتریکی کامل عمل می‌کند ، و SPP موج زومرفلد-زنک نامیده می‌شود، با طول موج تقریباً همان طول موج فضای آزاد.

پلاریتون پلاسمون سطحی (SPP) یک موج سطحی الکترومغناطیسی است که می تواند در امتداد رابط بین دو محیط با ثابت های دی الکتریک متفاوت حرکت کند. در شرایطی وجود دارد که گذردهی یکی از مواد [6] که رابط را تشکیل می‌دهند، منفی باشد، در حالی که دیگری مثبت باشد، همانطور که در مورد رابط بین هوا و یک محیط رسانای کم‌تر از فرکانس پلاسما وجود دارد . موج به موازات سطح مشترک منتشر می شود و به طور نمایی عمودی نسبت به آن فرو می ریزد، این ویژگی به نام evanescence. از آنجایی که موج روی مرز یک رسانای با اتلاف و یک محیط دوم قرار دارد، این نوسان‌ها می‌توانند به تغییرات مرزی حساس باشند، مانند جذب مولکول‌ها توسط سطح رسانا. [16]

موج سطحی سامرفلد-زنک

موج زومرفلد-زنک یا موج زنک یک موج الکترومغناطیسی هدایت شونده غیر تابشی است که توسط یک رابط مسطح یا کروی بین دو محیط همگن با ثابت های دی الکتریک متفاوت پشتیبانی می شود. این موج سطحی به موازات سطح مشترک منتشر می شود و به طور نمایی عمودی نسبت به آن فرو می ریزد، خاصیتی که به عنوان فروپاشی شناخته می شود. در شرایطی وجود دارد که گذردهی یکی از مواد تشکیل‌دهنده سطح مشترک منفی باشد، در حالی که دیگری مثبت باشد، برای مثال رابط بین هوا و یک رسانه رسانای پرتلفات مانند خط انتقال زمینی، زیر فرکانس پلاسما . شدت میدان الکتریکی آن با سرعت e -αd /√d در جهت انتشار در امتداد سطح مشترک به دلیل گسترش میدان هندسی دو بعدی با سرعت 1/√d، در ترکیب با تضعیف نمایی وابسته به فرکانس کاهش می‌یابد. (α)، که اتلاف خط انتقال زمینی است، که در آن α به رسانایی محیط بستگی دارد. برخاسته از تجزیه و تحلیل اصلی توسط آرنولد سامرفلد و جاناتان زنک از مسئله انتشار موج بر روی یک زمین پرتلفات، به عنوان یک راه حل دقیق برای معادلات ماکسول وجود دارد . [17] موج سطحی Zenneck، که یک حالت موج هدایت‌شده غیر تابشی است، می‌تواند با استفاده از تبدیل Hankel یک جریان زمین شعاعی مرتبط با منبع موج سطح زمینی واقعی Zenneck استخراج شود. [6] امواج سطحی Sommerfeld-Zenneck پیش‌بینی می‌کنند که انرژی به صورت R -1 تجزیه می‌شود ، زیرا انرژی در محیط یک دایره توزیع می‌شود و نه سطح یک کره. شواهد نشان نمی دهد که در انتشار امواج رادیویی فضایی، امواج سطوح Sommerfeld-Zenneck یک حالت انتشار هستند زیرا توان از دست دادن مسیر به طور کلی بین 20 dB/dec و dB/dec 40 است.

همچنین ببینید

مردم
دیگر

مراجع

  1. ^ دامنه عمومی این مقاله دارای محتوای عمومی از استاندارد فدرال 1037C است. اداره خدمات عمومی . بایگانی شده از نسخه اصلی در 2022-01-22. (در پشتیبانی از MIL-STD-188 ).
  2. واقعیت فیزیکی موج سطحی Zenneck.
  3. ^ Hill، DA و JR Wait (1978)، تحریک موج سطحی Zenneck توسط یک دیافراگم عمودی، Radio Sci.، 13(6)، 969-977، doi :10.1029/RS013i006p00969.
  4. Goubau، G.، "Über die Zennecksche Bodenwelle" (در موج سطحی Zenneck)، Zeitschrift für Angewandte Physik ، جلد. 3، 1951، شماره 3/4، صص 103-107.
  5. ^ بارلو، اچ. براون، جی (1962). "II". امواج رادیویی سطحی . لندن: انتشارات دانشگاه آکسفورد. صص 10-12.
  6. ^ abc Corum، KL، MW Miller، JF Corum، "Surface Waves and the Crucial Propagation Experiment"، مجموعه مقالات سمپوزیوم 2016 تگزاس در مورد مدارها و سیستم های بی سیم و مایکروویو (WMCS 2016)، دانشگاه بیلور، Waco، TX، مارس 2013 1 آوریل 2016، IEEE، MTT-S، ISBN 9781509027569
  7. صبر کنید، جیمز، «تحریک امواج سطحی در سطوح رسانا، چینه‌ای، پوشش دی‌الکتریک و موج‌دار»، مجله تحقیقات دفتر ملی استاندارد جلد. 59، شماره 6، دسامبر 1957.
  8. دیاکونوف، MI (آوریل 1988). "نوع جدیدی از موج الکترومغناطیسی که در یک رابط منتشر می شود". فیزیک شوروی JETP . 67 (4): 714. Bibcode :1988JETP...67..714D.
  9. ^ تاکایاما، او. کراسووان، LC، یوهانسن، SK; Mihalache، D، Artigas، D.; تورنر، ال (2008). "امواج سطحی دیاکونوف: یک بررسی". الکترومغناطیسی . 28 (3): 126-145. doi :10.1080/02726340801921403. S2CID  121726611.{{cite journal}}: CS1 maint: چندین نام: فهرست نویسندگان ( پیوند )
  10. ^ تاکایاما، او. کراسووان، ال سی، آرتیگاس، دی. تورنر، ال (2009). "مشاهده امواج سطحی دیاکونوف". نامه های بررسی فیزیکی 102 (4): 043903. Bibcode :2009PhRvL.102d3903T. doi :10.1103/PhysRevLett.102.043903. PMID  19257419. S2CID  14540394.{{cite journal}}: CS1 maint: چندین نام: فهرست نویسندگان ( پیوند )
  11. ^ تاکایاما، او. آرتیگاس، دی.، تورنر، ال. (2014). "هدایت جهتی بدون تلفات نور در نانوصفحات دی الکتریک با استفاده از امواج سطحی دیاکونوف". نانوتکنولوژی طبیعت 9 (6): 419-424. Bibcode :2014NatNa...9..419T. doi :10.1038/nnano.2014.90. PMID  24859812.{{cite journal}}: CS1 maint: چندین نام: فهرست نویسندگان ( پیوند )
  12. ^ تاکایاما، او. بوگدانوف، AA، Lavrinenko، AV (2017). "امواج سطحی فوتونیک بر روی رابط های فراماده". مجله فیزیک: ماده متراکم . 29 (46): 463001. Bibcode :2017JPCM...29T3001T. doi :10.1088/1361-648X/aa8bdd. PMID  29053474.{{cite journal}}: CS1 maint: چندین نام: فهرست نویسندگان ( پیوند )
  13. ^ لیو، هسوان هائو؛ چانگ، هونگ چون (2013). "حالت‌های پلاریتون پلاسمون سطحی نشتی در رابطی بین فلز و مواد ناهمسانگرد تک محوری". مجله فوتونیک IEEE . 5 (6): 4800806. Bibcode :2013IPhoJ...500806L. doi : 10.1109/JPHOT.2013.2288298 .
  14. Collin, RE, Field Theory of Guided Waves , فصل 11 "موج های سطحی". نیویورک: انتشارات Wiley-IEEE، 1990.
  15. ^ "(TM) حالت" (PDF) . راهرو.بیز . بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 09-10-2022 . بازبینی شده در 4 آوریل 2018 .
  16. ^ S. Zeng; Baillargeat, Dominique; هو، هو-پوی؛ یونگ، کن تای (2014). "نانومواد رزونانس پلاسمون سطحی را برای کاربردهای سنجش بیولوژیکی و شیمیایی افزایش دادند". بررسی های انجمن شیمی . 43 (10): 3426-3452. doi : 10.1039/C3CS60479A. hdl : 10220/18851 . PMID  24549396.
  17. ^ بارلو، اچ. براون، جی (1962). امواج رادیویی سطحی . لندن: انتشارات دانشگاه آکسفورد. pp. v, vii.

در ادامه مطلب

استانداردها و دکترین ها

کتاب ها

مجلات و مقالات

Zenneck، Sommerfeld، Norton، و Goubau
صبر کن
دیگران

رسانه های دیگر

لینک های خارجی