Главная
страница 1

УДК 533.9(06) Физика плазмы

Г.В. ГАХ, Н.С. ЕРОХИН1

Российский университет дружбы народов, Москва

1Институт космических исследований РАН, Москва
ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И ПУЧКОВ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ С КИРАЛЬНОЙ ПЛАЗМОЙ
Рассмотрены особенности взаимодействия электромагнитных волн с киральной плазмой включая взаимное расположение областей распространения, непрозрачности, слоев плазменного резонанса и трансформации мод в неоднородной плазме, а также пучковая неустойчивость в киральной плазме.
В последние годы большое внимание уделяется исследованию распространения электромагнитных волн в так называемых киральных средах, поскольку киральность может существенно влиять на электродинамические характеристики среды, в частности, возникают линейная связь ТЕ и ТМ мод, вращение плоскости поляризации волн, меняются процессы рассеяния и генерации волн и т.д. [1, 2]. В настоящей работе рассмотрены влияние киральности на взаимодействие электромагнитных волн с неоднородной плазмоподобной средой, а также неустойчивость проходящего через киральную плазму пучка заряженных частиц. Примером такой среды может быть пылевая плазма в случае, когда микрочастицы пыли являются киральными обьектами типа электрических и магнитных диполей, характерный размер которых весьма мал в сравнении с длиной распространяющейся волны. Для бездиссипативной, обратимой, изотропной киральной плазмы между полями E, H и индукциями D, B имеются следующие связи D=E+iB, H=iE+B, здесь - диэлектрическая проницаемость, - параметр киральности, который положителен (отрицателен) в случае право-вращающей (лево-вращающей), E, H, D, Bexp(-it), - частота волны.

Изменение связи между полями E, H и индукциями D, B приводит к принципиальным эффектам во взаимодействии электромагнитных волн с неоднородной плазмоподобной средой. В частности, в отличие от работ [3, 4] распространение волн в киральной плоскослоистой плазме описывается системой из двух связанных дифференциальных уравнений второго порядка, коэффициенты которой сингулярны в точке плазменного резонанса, а нормальными модами колебаний являются гибридные волны, представляющие собой суперпозицию ТЕ и ТМ волн, связь между которыми пропорциональна параметру киральности. Благодаря киральности фазовая скорость медленной моды может быть меньше скорости света в вакууме.

Киральность влияет на взаимное расположение точек плазменного резонанса, отражения и трансформации волн. Для быстрой моды, распространяющейся наклонно к направлению неоднородности плазмы, отражение всегда происходит в области > 0, в то время как медленная мода при малых углах падения может распространяться в закритическую плазму, где < 0. Точка трансформации мод всегда расположена в закритической плазме.

Изучены асимптотики полей в слое резонанса  0, где поле медленной моды оказывается вполне регулярным, и эта мода проходит через слой резонанса в киральной плазме без отражения, поглощения и трансформации в быструю моду. Для быстрой гибридной моды характер особенности не зависит от коэффициента киральности, но компоненты магнитного поля имеют особенность в точке резонанса.

Проведен анализ пучковой неустойчивости в однородной киральной плазме. Для поперечных волн с kE = 0 пучковая неустойчивость не реализуется, в плазме существуют три устойчивых ветви колебаний, выполнен анализ их дисперсионных характеристик. Показано, что пучковая неустойчивость развивается для волн со сложной трехмерной структурой полей (продольно-поперечные колебания), однако инкремент неустойчивости не зависит от параметра киральности. Можно ожидать, что при наложении внешнего магнитного поля пучковая неустойчивость реализуется и для поперечных волн.
Список литературы
1. Bassiri S. Recent Advances in Electromagnetic Theory / Ed. by Kritikos H.N.&Jaggard D.L. Springer-Verlag. N.Y. 1990. Part 1.

2. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражение электромагнитных волн от плоских киральных структур // Известия ВУЗов, Сер. Радиофизика. 1999. Т.42. Вып.9. С.870-878.

3. Голант В.Е., Пилия А.Д. Линейная трансформация и поглощение волн в плазме // УФН. 1971. Т.104. Вып.3. С.413-457.

4. Kopecky V., Preinhaelter J. Linear Mode Conversion in an Inhomogeneous Plasma // Rozpravy Ceskoslovenske Akademie VED. Praha. 1983. Р.98.




ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 4




Смотрите также:
Особенности взаимодействия электромагнитных волн и пучков заряженных частиц с киральной плазмой
30.92kb.
1 стр.
3. Пропорциональный счетчик, основные характеристики, область применения
29.32kb.
1 стр.
Программа: «Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника»
34.94kb.
1 стр.
Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн
186.43kb.
1 стр.
Свойства электромагнитных волн. Распространение и применение электромагнитных волн
67.19kb.
1 стр.
Примерный перечень вопросов к экзамену по дисциплине Антенны и устройства свч
52.55kb.
1 стр.
Теоретическая квантовая электроника
33.36kb.
1 стр.
Лабораторная работа №6 «Изучение треков заряженных частиц по готовым фотографиям»
39.48kb.
1 стр.
Силы электромагнитного взаимодействия
124.86kb.
1 стр.
О скорости электромагнитных волн
219.54kb.
1 стр.
Электромагнитные волны § 161. Экспериментальное получение электромагнитных волн
127.36kb.
1 стр.
«Развитие методов математической физики для задач квантовой физики и теории распространения волн»
20.05kb.
1 стр.