Главная | Обратная связь

Коэффициент отражения вертикально поляризованной волны

Пусть на поверхность раздела падает гармоническая волна E_пад = E_{m пад} coswt (или E_пад = E_{m пад} e^iwt). На границе раздела сред должны выполняться условия равенства тангенци­альных составляющих векторов E и H E_1t = E_2t и (при отсутствии поверх­ностных токов) H_1t = H_2t, на основании чего для вертикально поляризованной волны можно составить систему двух уравнений:

E_{m пад} cosj - E_{m отр} cosj = E_{m пр} cosy, (5.3)

H_{m пад} + H_{m отр} = H_{m 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 E_{m 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 R_B можно представить в виде

, (5.6)

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

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 R_В ® -1 (отрицательность R_В интерпретируется как изменение фазы R на p). При возрастании q достигаем угла , называемого углом Брюстера, при котором числитель (5.7), а следовательно, и R_В, 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 R_В 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 |R_В| = 1, поскольку по законам электродинамики E_{m пр} = 0, следовательно, должно происходить полное отражение. Тогда из (5.3) следует, что E_{m пад} = E_{m отр}, т. е. фаза волны при отражении не меняется.

в) 60sl » e' - случай полупроводящей поверхности. В целом, ½R_В½и b_В меняются как и для случая а), только ½R_В½ в нуль не обращается, а имеет мини­мум при некотором угле q₀.