Распространение электромагнитных волн в ионосфере Земли. В вакууме электромагнитные волны дисперсии не имеют, поскольку (=ck, где c скорость света. В ионосфере, где высока концентрация заряженных частиц – ионов и электронов, существует собственная частота колебаний плазмы – это частота самой низкой моды колебаний свободных электронов. Плазменную частоту (p легко получить из уравнения движения – флюктуации концентрации электронов N быстро компенсируются из-за появления электрического поля E в результате перераспределения зарядов в среде: E=4((=4(Nex. Здесь е – заряд, а x – смещение электрона. Уравнение движения электронов в этом поле приводит к следующему результату:
Для дневного времени типичное значение (p=10–30MHz, что соответствует плотности электронов N(106–107см–3. Поскольку в общем случае для электромагнитного поля (/k=c/(1/2, то для среды с одним резонансом на частоте (о:
Свободный электрон имеет как бы "нулевую" резонансную частоту (o=0. Поэтому
или . Дисперсионная зависимость такого типа показана на рис.23. Очевидно, что для частот выше (p=10–30MHz ионосфера дисперсивна, т.е. прозрачна.
Рис.23. Дисперсионная зависимость ((k) электромагнитных волн в атмосфере происхождение которой связано с наличием электрических зарядов в ионосфере существованию колебаний зарядов на так называемой плазменной частоте (р. Ниже этой частоты существует область затухания электромагнитных волн – реактивная область; выше этой частоты – дисперсивная область частот. Плазменная частота зависит от времени суток и равна 10–30 MHz.
Это типичные частоты TV передатчиков и радиостанций FM (УКВ). Очевидно, ионосфера дисперсивна и для частот видимого света (((1014Hz). В то же время для широковещательных радиостанций AM (частоты (103 kHz) ионосфера ведет себя как реактивная среда. Электромагнитные волны экспоненциально затухают в ней (но не поглощаются) и отражаются от ионосферы снова к Земле. Это и создает возможность передачи длинных радиоволн на большие расстояния.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В АТМОСФЕРЕ» з дисципліни «Фізика кристалів»
