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

Про деякі особливості поведінки власних коливань магнітного типу сферичної частинки з довільними значеннями матеріальних параметрів

Рубрика: 
МІКРОХВИЛЬОВА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
Свіщов, ЮВ
Organization: 

 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: YuSvishchov@gmail.com
https://doi.org/10.15407/rej2020.04.003
Мова: англійська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Розглядається поведінка спектральних характеристик (власних частот, власних коливань, добротностей власних коливань) сферичної частинки з довільними значеннями діелектричної і магнітної проникності. Метою цієї роботи є вивчення деяких важливих закономірностей поведінки спектральних характеристик частики як з додатними, так і від’ємними значеннями дійсних та уявних частин матеріальних параметрів. Акцент робиться на коливаннях магнітного типу.

Методи і методологія роботи. Для досягнення поставленої мети наведено розв’язання відповідної спектральної задачі. Метод розв’язання заснований на зображенні електромагнітного поля у вигляді розкладення за векторними сферичними хвилевими функціями.

Результати роботи. Розрахунок залежностей перших власних частот сферичної частинки від відносної діелектричної e 1 і відносної магнітної m 1 проникностей, дійсні та уявні частини яких можуть набувати як додатних, так і від’ємних  значень. Коливання поділяються на два сімейства – внутрішні і зовнішні. Внутрішні коливання в кожному з квадрантів площини (m 1 , e 1) мають незалежну класифікацію, засновану на структурі коливань. На відміну від внутрішніх, зовнішні коливання мають єдину класифікацію в площині (m 1 , e 1). За своєю структурою зовнішні коливання мають вигляд поверхневих плазмонних коливань, які розподілені в околі поверхні частинки або поза нею. У першому квадранті площини (m 1 , e 1) вони багато разів вступають у взаємодію з внутрішніми коливаннями, що приводить або до гібридизації коливань, або до обміну типами коливань. У третьому квадранті площини (m 1 , e 1) зовнішні коливання можуть вступати у взаємодію один з одним. Аномальна поведінка спектральних характеристик сферичної частинки відповідає вже відомому і добре описаному в науковій літературі явищу міжтипового зв'язку коливань.

Висновок. Результати проведених досліджень дозволили встановити нові закономірності поведінки спектральних характеристик сферичної частинки з довільними значеннями її діелектричної і магнітної проникності
Ключові слова: власні коливання, власні частоти, діелектрична куля, метаматеріал, сферична частинка

Стаття надійшла до редакції 30.03.2020
УДК 537.86:519.6
Radiofiz. elektron. 2020, 25(4): 3-9
Повний текст (PDF)

 

 

References: 
  1. Mie, G., 1908. Beiträge zur Optik trüber Medien, speziell kolloidaler Metallösungen. Ann. Phys., 25(4), ss. 377–445. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19083300302.
  2. Debye, P., 1909. Der Lichtdruck auf Kugeln von beliebigem Material. Ann. Phys., 30(1), ss. 57–136. DOI: https://doi. org/10.1002/andp.19093351103.
  3. Gastine, M., Courtois, L., Dorman, J., 1967. Electromagnetic resonances of free dielectric spheres. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 15(12), pp. 694–700. DOI: https://doi.org/10.1109/TMTT.1967.1126568.
  4. Wolff, I., 2018. Electromagnetic Fields in Spherical Microwave Resonators H-Modes and E- Modes in Lossless Open Dielectric Spheres, Version 05.2018. [online preprint]. Research Gate, May 2018. [viewed 5 June 2019]. Available from: https://www.researchgate.net/publication/325335243
  5. Klimov, V.V., 2002. Spontaneous emission of an excited atom placed near a “left-handed” sphere. Opt. Commun., 211(1–6), pp. 183–196. DOI: 10.1016/S0030-4018(02)01802-3.
  6. Svishchov, Yu., 2019. The eigenmode interaction in a spherical dielectric resonator. Radiof. Elektron., 24(4), pp. 11–19 (in Russian).
  7. Svishchov, Yu., 2019. Interaction of eigenmodes in a spherical particle with negative values of its material parameters. Radio Phys. Radio Astron., 24(3), pp. 206–217 (in Russian).
  8. Melezhik, P.N., Poedinchuk, A.E., Tuchkin, Yu.A., Shestopalov, V.P., 1988. On the Analytical Nature of the Phenomenon of Intertype Relationship of Natural Oscillations. Dok. Akad. Nauk SSSR, 300(6), pp. 1356–1359 (in Russian).
  9. Wei, J., Xiao, M., 2007. Electric and magnetic losses and gains in determining the sign of refractive index. Opt. Commun., 270(2), pp. 455–464.
  10. Afanas'ev, S.A., Sannikov, D.G., Sementsov, D.I., 2013. The refractive index sign chosen for amplifying and lossy metamaterials. J. Commun. Technol. Electron., 58(1), pp. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1134/S1064226913010014.
  11. Grigorenko, A.N., 2006. Negative Refractive Index in Artificial Metamaterials. Opt. Lett., 31(16), pp. 2483–2490.
  12. Stratton, J., 1941. Electromagnetic Theory. New York, London: McGraw-Hill Book Company, Inc.
  13. Morse, F.M., Feshbach, G., 1960. Methods of Theoretical Physics. Translated from English and ed. S.P. Alliluev. Vol. 2. Moscow, Russia: Inostrannaya Literatura Publ. (in Russian).