• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

ВЕРТИКАЛЬНИЙ ДИПОЛЬ НАД НАПІВПРОСТОРОМ З МЕТАМАТЕРІАЛУ: РОЗПОДІЛ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ І ВЕКТОР ПОЙНТІНГА

Рубрика: 
ПРИКЛАДНА РАДІОФІЗИКА
Стадник, ОМ, Сілін, ОО
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України
12, вул. Ак. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: ostadnyk@ire.kharkov.ua
https://doi.org/10.15407/rej2016.03.088
Мова: російська
Анотація: 

Задача узагальнення класичних результатів про випромінювання електричного диполя над поверхнею Землі на випадок напівпростору з метаматеріалу (лівостороннього середовища) з негативними діелектричною і магнітною проникностями важлива для практичних застосувань фокусування хвильових полів. При цьому бажано обійтися без зайвих спрощень: наближення геометричної оптики, зневаги втратами, обмежень на хвильовий пакет, пов’язаних з уведенням групової швидкості, неврахування типу джерела випромінювання. У роботі строго розв’язано модельну задачу про випромінювання електричного диполя, розташованого нормально до площі розділу дисипативних звичайного і лівостороннього середовищ. Числове моделювання виявило очікувану пелюсткову структуру відбитого поля і складну (в середньому конусоподібну) інтерференційну структуру поля з вираженою областю максимуму в напівпросторі з метаматеріалу. Досліджено просторовий розподіл електромагнітного поля в обох середовищах залежно від положення диполя і величини втрат у метаматеріалі. Аналіз поведінки вектора Пойнтінга підтвердив гіпотезу, що зміна знака його тангенціальної компоненти на площині розділу, яка характерна для електромагнітних поверхневих хвиль, є причиною фокусуючої здатності межі розділу звичайного і лівостороннього середовищ.
Ключові слова: електричний диполь; електромагніт-не поле; вектор Пойнтінга; лівосторонній метаматеріал; межа розділу

Стаття надійшла до редакції 02.09.2016
PACS 42.25.Bs; 78.20.Ci; 41.20.Jb; 42.30.Va
УДК 534.2+534.8+537.868
Radiofiz. elektron. 2016, 21(3): 88-96
Повний текст (PDF)

References: 
  1. Sommerfeld A. Propagation of waves in wireless telegraphy / A. Sommerfeld // Annalen der Physik. – 1909. – 28. – P. 665–736.
  2. Sommerfeld A. Propagation of waves in wireless telegraphy / A. Sommerfeld // Annalen der Physik. – 1926. – 81. – P. 1135–1153.
  3. Wait J. R. Electromagnetic waves in stratified media / J. R. Wait. – Oxford: Pergamon Press, 1970. – 608 p.
  4. Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах / Л. М. Брехов-ских. – М.: Наука, 1973. – 343 с.
  5. King R. W. P. Lateral electromagnetic waves: theory and applications to communications, geophysical exploration, and remote sensing / R. W. P. King, M. Owens, T. T. Wu. – N. Y.: Springer­Verlag, 1992. – 746 p.
  6. Collin R. E. Hertzian dipole radiation over a lossy earth or sea: some early and late 20th century controversies / R. E. Collin // IEEE Antennas and Propag. Magazine. – 2004. – 46, N 2. – P. 64–79.
  7. Collin R. E. Some observations about the near zone electric field of a hertzian dipole above a lossy earth / R. E. Collin // IEEE Trans. on Antennas and Propag. – 2004. – 52, N 11. – P. 3133–3137.
  8. A comparative study of radio wave propagation over the earth due to a vertical electric dipole / T. Fei, L. W. Li, T. S. Yeo et al. // IEEE Trans. on Antennas and Propag. – 2007. – 55, N 10. – P. 2723–2732.
  9. Michalski K. A. The Sommerfeld half-space problem revisited: from radio frequencies and Zenneck waves to visible light and Fano modes / K. A. Michalski, J. R. Mosig // J. Electro-magnetic Waves and Applications. – 2016. – 30, N 1. – P. 1–42.
  10. Веселаго В. Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями e и m / В. Г. Веселаго //      Успехи физ. наук. – 1967. – 92, вып. 3. – С. 517–526.
  11. Иванов В. К. Определение комплексной диэлектрической проницаемости жидкостей коаксиальными зондами с использованием подложек из метаматериала / В. К. Иванов, А. О. Силин, А. М. Стадник // Радиофизика и электрон. – 2011. – 2(16), № 1. – С. 92–99.
  12. Петрин А. Б. О распространении электромагнитной волны в среде с отрицательным преломлением от точечного источника, расположенного в воздухе / А. Б. Петрин // Письма в журн. эксперим. и теорет. физики. – 2008. – 87, № 9. – С. 550–555.
  13. Иванов В. К. Фокусировка электромагнитного поля точеч-ного электрического диполя границей раздела обычной и левой сред / В. К. Иванов, А. О. Силин, А. М. Стадник // Радиофизика и электрон. – 2013. – 4(18), № 4. – C. 40–48.
  14. Stockman M. I. Criterion for negative refraction with low optical losses from a fundamental principle of causality / M. I. Stockman // Phys. Rev. Lett. – 2007. – 98, N 17. – P. 177404 (4 р.).
  15. Zemanian A. H. Generalized integral transformations. – N. Y.: Interscience Publ., 1968. – 320 p.
  16. Arfken G. B. Mathematical methods for physicists: a comprehensive guide / G. B. Arfken, H. J. Weber, F. E. Har-ris. – Amsterdam: Elsevier, 2013. – 1220 p.
  17. Блиох К. Ю. Локализация стационарного электромагнитного поля при помощи плоской границы метаматериала / К. Ю. Блиох, Ю. П. Блиох // Успехи физ. наук. – 2004. – 174, вып. 4. – С. 339–447.
  18. Шевченко В. В. Локализация стационарного электромагнитного поля при помощи плоской границы метаматериала / В. В. Шевченко // Успехи физ. наук. – 2011. – 181, вып. 11. – С. 1171–1181.
  19. Шевченко В. В. О локализации сходящейся сферической волны, проходящей через плоскую границу среды / В. В. Шевченко // Радиотехника и электрон. – 2016. – 61, № 5. – С. 442–446.
  20. Pendry J. B. Negative refraction makes a perfect lens / J. B. Pendry // Phys. Rev. Lett. – 2000. – 85, N 18. – P. 3966–3969.