аномальное взаимодействие электромагнитного излучения с

XL Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 11 – 15 февраля 2013 г.
АНОМАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С
ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМОЙ
И.П. Козлов, И.С. Васильев*
ФГУП ЦНИИмаш, Королёв, Россия, [email protected]
*
Московский государственный университет леса, г. Мытищи-5, Моск.обл., Россия
Докладываются результаты теоретических исследований аномального взаимодействия
электромагнитной волны с холодной плазмой (в модели сплошной среды) вблизи
критической концентрации, где диэлектрическая проницаемость (  ) обращается в ноль.
Рассматривается нормальное падение плоской волны на плоскослоистую плазму
произвольной толщины от
до
(
). Задача о распространении волны при линейной
функции
решается с помощью функций Эйри.
Решение рассматриваемой задачи методом самосогласованных конечных разностей
позволило сократить число независимых параметров для коэффициента отражения (R) волны
от слоя [1, 2]. В случае линейного слоя без поглощения R = R(gr(1), 1/N), где новая
переменная gr ( 1 )   /( 1 ) 3 / 2 ,   d
 const  0 , k  2 /  ,  – длина волны в
d (kz)
свободном пространстве (без введения новой переменной R  R( ,  1 ,  N ) ). У подобных
слоев с одинаковыми значениями gr (1 ) и  1 /  N эквивалентны коэффициенты отражения R,
а при сдвиге фаз на слое
равны электрические поля (Е). Отсюда выявлены
количественные критерии коротковолнового (при gr ( 1 )  1 ) и длинноволнового (при
gr ( N )  1 ) приближений. Так, по результатам расчетов коротковолновое приближение
при gr ( 1 )  0.02 соответствует пренебрежению отраженной волной с R1  0.1 в точке
   1 а длинноволновое приближение определяется заменой конечного участка линейного
слоя ( L ,  N ) нелинейным при gr ( L )  20 (ошибка ~ 5% по полю Е) [1, 2].
Вблизи критической концентрации холодной плазмы теоретически предсказано явление
качественной и количественной зависимости напряженности электрического поля от малых
параметров задачи, это, прежде всего, направления распространения волны, сверхмалого
поглощения (критерий дан), кривизны поверхности
[1].
Численные исследования решения задачи с помощью функций Эйри в случае
,
когда почти на всем слое применима асимптотика функций Эйри, позволили:
- выявить резонанс поля Е вблизи нуля , максимальное значение Е с увеличением
толщины слоя может возрастать на один, два порядка – рассматриваемая задача о
распространении волны в общем случае является нелинейной [4];
- показать, что на подобных слоях поля Е равны по всей длине слоя.
Сделанный нами вывод об аномалии решения в нуле  холодной плазмы подтвержден
экспериментально и теоретически [3]. Выявленные закономерности могут быть
использованы для диагностики плазмы.
Вблизи критической концентрации холодной плазмы можно ожидать обнаружение новых
физических явлений, связанных с преобразованием разных видов энергии.
Литература
[1]. Козлов И.П., Письма в ЖТФ, 2000, Т. 26, В.14, С.28-35.
[2]. Козлов И. П., Радиотехника и электроника. –1997. – Т.42, №2. – С.142–146.
[3]. Козлов И.П., Васильев И.С., XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция
по физике плазмы и УТС, 14-18 февраля 2011, С. 258.
[4]. Козлов И.П., Васильев И.С., Радиотехника и электроника, 2012, т.57, №2, С. 119 – 125.
1