Коэффициент отражения вертикально поляризованной волны

Пусть на поверхность раздела падает гармоническая волна Eпад = Em пад coswt (или Eпад = Em пад eiwt). На границе раздела сред должны выполняться условия равенства тангенци­альных составляющих векторов E и H E1t = E2t и (при отсутствии поверх­ностных токов) H1t = H2t, на основании чего для вертикально поляризованной волны можно составить систему двух уравнений:

Em пад cosj - Em отр cosj = Em пр cosy, (5.3)

Hm пад + Hm отр = Hm пр. (5.4)

Коэффициент отражения волны R определяется как отношение амплитуд . Пусть свойства земли близки к идеальному диэлектрику. Тогда из (1.13) и (5.4) следует . Подставим это выражение в (5.3), поделим всё на Em пад. Перейдя к углу скольжения , с помощью (5.2) исключим угол y: и получим

. (5.5)

Если проводимость почвы s ¹ 0, то e¢k является комплексной величиной, комплексно и выражение (5.5), поэтому RB можно представить в виде

, (5.6)

т. е. при взаимодействии радиоволны с проводящей поверхностью появляется сдвиг фаз между падающей и отраженной волнами на угол bВ.

Проанализируем выражение (5.5) для различных свойств земной поверхности:

а) 60sl << e', e'k» e', т. е. почва близка к идеальному диэлектрику. Тогда коэффициент отражения

(5.7)

является вещественной величиной. При малых q e' sinq ® 0 и RВ ® -1 (отрицательность RВ интерпретируется как изменение фазы R на p). При возрастании q достигаем угла , называемого углом Брюстера, при котором числи, а следовательно, и RВ, равен 0. При падении волны под таким углом отражение отсутствует, и вся энергия падающей волны переходит в энергию преломлен­ной волны (рис. 5.2).

* Объяснение эффекта полного преломления. При прохождении волны в земной поверхности находящиеся в ней заряды колеблются в направлении вектора волны E, становясь по сути дипольными излучателями. При q = q0 ориентация таких диполей совпадает с направлением отражения падающей волны. Но диполи не излучают вдоль своей оси, следовательно, не будет и отражённой волны.

*

В интервале углов q0 £ q £ p / 2 коэффициент RВ растёт от 0 до значения > 0, это означает, что для указанных углов скольжения фаза при отражении не меняется.

б) 60sl >> e', т. е. e'k» i60sl, и почву можно рассматривать как проводник. В этом случае |RВ| = 1, поскольку по законам электродинамики Em пр = 0, следовательно, должно происходить полное отражение. Тогда из (5.3) следует, что Em пад = Em отр, т. е. фаза волны при отражении не меняется.

в) 60sl» e' - случай полупроводящей поверхности. В целом, ½RВ½и bВ меняются как и для случая а), только ½RВ½ в нуль не обращается, а имеет мини­мум при некотором угле q0.

Поиск по сайту: