ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ С В Ч – ДИАПАЗОНА В НЕОДНОРОДНЫХ ПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ

Краткое содержание

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, визначені мета роботи , методи  досліджень, а також наукова новизна та практичне значення одержаних результатів. 

У першому розділі, що носить оглядовий характер, обговорюються основні, відомі в літературі, механізми взаємодії електромагнітних коливань з зарядженими частинками в плазмі твердого тіла.

У цій частині дисертації приведено основні апробовані методи та уявлення  сучасної радіофізики та плазмової електроніки, що знайшли своє застосування при розв’язанні  задач даної роботи. Треба відзначити, що із фізичних  явищ, пов’язаних з поведінкою електромагнітних коливань та заряджених частинок в плазмових середовищах, основна увага у даному розділі приділялась ефектам, механізми яких визначаються наявністю межі розподілу середовищ. До такого роду ефектів, що визначають механізми трансформації енергії заряджених частинок в енергію електромагнітних коливань в обмежених середовищах, належать процеси беззіткнувального згасання поверхневих поляритонів. Ці питання складають зміст другого розділу дисертації.

У першому підрозділі  розглядалися електромагнітні коливання, що існують на межі розподілу середовищ, які відрізняються електромагнітними властивостями – поверхневі поляритони (хвилі Фано). При цьому використовувалися рівняння електродинаміки: рівняння Максвела, матеріальні рівняння та граничні умови, за допомогою яких визначаються закони дисперсії  поверхневих електромагнітних коливань. Спектр поверхневих поляритонів визначався в умовах наближення холодної  плазми  та відсутності їх зіткнувального затухання.

У другому підрозділі для опису механізму згасання поверхневих плазмонів,  обумовленого їх взаємодією з електронами провідності на межі розподілу середовищ, застосовувалися рівняння електродинаміки в умовах нехтування ефектами запізнювання. Це пов’язано з тим, що швидкість носіїв заряду відносно швидкості світла мала. Для одержання матеріального рівняння застосовувалось кінетичне рівняння для електронів з самоузгодженим полем. Задача розв’язувалася за умов слабкої просторової дисперсії, коли глибина проникнення поля поверхневого коливання перевищує дебаєвський радіус електронів плазми.

Для розкриття механізму беззіткнувального згасання поверхневих плазмонів в роботі застосовано поняття хвилі Ван – Кампена (ХВК). У попередніх роботах  припускалось, що це згасання аналогічне згасанню Ландау в безмежному середовищі  [1]. При цьому поле поверхневої хвилі в умовах дзеркального відбиття електронів від межі розподілу подавалося у вигляді набору просторових гармонік, що поширюються в безмежному середовищі. Згасання кожної гармоніки відбувалося внаслідок черенковського резонансу (рівності швидкості частинки та фазової швидкості гармоніки). Повне згасання поверхневих коливань є наслідком підсумовування згасання просторових гармонік. При цьому підході роль межі виявляється тільки у формуванні поверхневих хвиль. Такий метод використовується, як правило, в умовах дзеркального відбиття електронів від межі.    

ХВК – це просторово-часові утворення, сформовані матеріальною точкою, що рухається з незмінною швидкістю. Заряджена частинка  або група частинок малої густини  формують електромагнітні хвилі цього типу; їх фазова швидкість  дорівнює швидкості частинки (групи частинок). На межі розподілу середовищ виникає перетворення   поверхневих коливань у ХВК, які поширюються вглиб середовища. Таким чином, беззіткнувальне згасання плазмонів обумовлене збудженням ХВК, які відносять їх енергію від межі. Коефіцієнт перетворення залежить від поведінки електронів на поверхні плазмоподібного середовища.