IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Физический эффект полного внутреннего отражения (ПВО) наблюдается при переходе волн из среды более плотной в менее плотную среду [1]. Эффект ПВО заключается в полном отражении падающей на границу раздела сред волны и отсутствии преломленных волн при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол, называемый предельным углом полного внутреннего отражения. Угол полного внутреннего отражения на границе раздела сред определяется отношением скоростей волн в граничащих средах и в явном виде не зависит от длины волны и его дисперсия в литературе обычно не учитывается. Однако в общем случае дисперсионные свойства граничащих сред могут существенно влиять на характер эффекта [3]. В настоящей работе рассматриваются особенности угла полного внутреннего отражения на границе раздела феррит – диэлектрик. Показано, что эффект полного внутреннего отражения зависит от параметров феррита, частоты и внешнего поля подмагничивания.

Рассмотрим падение волны в области феррита, характеризуемого параметрами диэлектрической и магнитной проницаемости , (рис. 1) под углом на границу раздела с изотропным диэлектриком (). Угол полного внутреннего отражения определяется соотношением: .

Необходимым условием полного внутреннего отражения является соотношение: .

Рис.1. Прохождение луча через границу феррита

Рассмотрим падение волны в области феррита, подмагниченного вдоль оси 0z, характеризуемого параметрами . В постоянном магнитном поле, ориентированном вдоль оси 0z, магнитная проницаемость феррита характеризуется асимметричным тензором второго ранга [2]: ,

с компонентами тензора: , , , , – величина намагниченности, - частота резонанса, - величина поля подмагничивания, – фактор спектроскопического расщепления.

Из уравнений Максвелла следует, что волновые уравнения Hполя для компонент в первой (подмагниченный вдоль оси 0z феррит) и во второй (диэлектрик) средах имеют вид:

,

,

где . Учет граничных условий в плоскости раздела сред

приводит к обобщенному соотношению Снеллиуса, связывающему углы падения, преломления и параметры граничащих сред, которое можно представить в виде:

Тогда предельный угол полного внутреннего отражения определяется в виде:

и зависит от величины намагниченности феррита Ms , частоты и величины поля подмагничивания. На рис. 2 показана зависимость угла полного внутреннего отражения от величины поля подмагничивания () при различных параметрах

Рис.2. Зависимость угла полного внутреннего отражения от нормированной величины поля подмагничивания (, ).

Подмагничивание позволяет менять угол полного внутреннего отражения в широких пределах изменением величины магнитного поля. В области ферромагнитного резонанса не существует действительных значений угла полного внутреннего отражения, ферритовый слой теряет свойство волнонаправляющей структуры.

Заключение. Слой поперечно подмагниченного феррита может канализировать электромагнитное поле за счет эффекта полного внутреннего отражения. Критические углы эффекта полного внутреннего отражения зависят от параметров феррита и поля подмагничивания.

Литература

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. - 720 с.

2. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках.– М.: Наука, 1973.– 592 с.

3. Глущенко, А.Г. Эффект полного внутреннего отражения на границе намагниченной плазмы / А.Г. Глущенко, Е.П. Глущенко, С.В. Жуков, А.С. Агаповичева // Успехи современной науки и образования, 2016.– № 12.

Код для цитирования: Скопировать