новым фронтом (волновой поверхностью) непосредственно распространяющейся волны.

На основе этого принципа выведены законы отражения и преломления звуковых и световых волн, которые справедливы и для электромагнитных волн.

Электромагнитные волны подвержены: отражению, т. е. изменению направления движения волны при встрече поверхности раздела двух сред; преломлению, т. е. изменению направления движения волны при переходе её из одной среды в другую; дифракции, т. е. явлению огибания волнами встречных препятствий.

К электромагнитным волнам приложим также принцип суперпозиции, т. е. независимости действия распространяющихся в данный момент в пространстве волн разной длины.

Наконец, с электромагнитными волнами происходит явление интерференции, т. е. сложение проходящих в данный момент в данном месте волн одинаковой длины.

Радиоволнами называются электромагнитные волны, используемые для радиосвязи. Они занимают в общем спектре электромагнитных волн диапазон частот, примерно от /=10 гц до f=3 -10° гц. Все рассуждения, относившиеся к электромагнитным волнам, естественно, отлосятся и к радиоволнам.

Необходимо отметить, что радиоволны, как и световые, представляют собой поперечные колебания, т. е. колебания, происходящие перпендикулярно к лучу.

§ 2.IX. Диполь над плоской идеально проводящей средой. Метод зеркальных изображений

В предыдущем параграфе был рассмотрен вопрос об излучении электромагнитных волн диполем, помещённым в однородную среду диэлектрика (воздух). Если диполь АВ расположен над плоской идеально проводящей средой MN, как это показано на рис. lOa.IX, то лучи, которые падают на эту плоскую идеально проводящую среду, последней отражаются. Поэтому вектор напряжённости поля в любой удаленной точке Р полусферы над этой плоскостью должен быть равен сумме вектора напряжённости поля, непосредственно приходящей в рассматриваемую гочку прямой волны и вектора напряжённости поля волны, отражённой от идеально проводящей среды. При этом, падающие на идеально проводящую плоскость электромагнитные волны отражаются без потерь энергии, поэтому амплитуды напряженности поля падающей и отражённой волн одинаковы.

Присутствие в удалённой точке Р отражённой волны можно рассматривать как результат наличия излучения от диполя АВ- так называемопо зеркального изображения диполя АВ. Располагая под плоскостью MN мнимый диполь АВ, симметричный по отношению к диполю АВ, и убирая мысленно плоскость MN. поле от такой замены во всех точках верх1ней полусферы получим 344

неизменным. Не останавливаясь на теоретическом обосноваиии справедливости замены действия на излучение диполя идеально проводящей плоскости действием излучения зеркалыного изображения, отметим, что физически такая замена оправдывается следующими причинами. Длина ОС+СР пути отражённой волны равна длине пути ОС+СР волны от зеркального изображения диполя. Амплитуды тока и напряжения в любой точке диполя численно равны амплитудам тока и напряжения в соответствующих симметричных точках зеркального изображения диполя, а фаза поля отражённой волны учитывается фазой тока для каждой точки зеркального изображения диполя.

-а +

Рис. 10.IX. Диполь, расположенный близко над идеально проводящей плоскостью а) наклонный диполь, б) вертикальный диполь, в) и г) горизонтальный диполь

Данный способ учёта влияния идеально проводящей поверхности на излучение диполя, называемый методом зеркальных изображений, находит широкое применение при изучении вопросов, связанных с излучением и распространением радиоволн.

При применении метода зеркальных изображений необходимо помнить, что каждой точке диполя АВ, находящейся на некотором расстоянии от плоскости MN, соответствует находящаяся под плоскостью MN на таком же расстоянии точка диполя АВ, при этом заряды этих точек численно равны, но противоположны по знаку.

Влияние идеально проводящей среды на излучение диполя различно в зависимости от ориентации диполя относительно плоскости MN. Рассмотрим два наиболее простых и важных случая: диполь ориентирован относителыно плоскости MN вертикально и горизонтально.

Пусть диполь АВ расположен над идеально проводящей плоскостью MN перпендикулярно к ией (JThc. 106.IX). Применим правило построения зеркалыного изображения диполя. Если в данный момент времени верхний конец диполя А имеет заряд (-f Q), то соответствующий ему в зеркальном изображении конец А мни.мого диполя имеет заряд(-Q). Аналогично заряженному зарядом (-Q) нижнему концу диполя В соответствует заряд { + Q) конца В мнимого диполя. Очевидно, что в рассматриваемом случае токи / в диполе и его зеркальном изображении равны и одинаково направлены, т. е. колебания в обоих диполях происходят с одинаковой фазой. Поэтому в любой удалённой точке Р векторы напряжённостей полей электромагнитных волн, излучаемых диполем и его зеркальным изображением, будут равны по величине и одинаково направлены, если длина диполя и расстояние его от плоскости MN ничтожным по сравнению с X и расстоянием до рассматриваемой точки Р, близкой kMN (так как в этом случае с достаточной точностью можно принять a=ai = и ОР = 0Р = = OjP) Следовательно, результирующая напряжённость поля в точке Р будет в два раз больше напряжённости поля, создаваемого уединённым диполем.

Для определения амплитуды напряжённости электрического поля, создаваемого вдоль идеально проводящей плоскости вертикальным диполем, можно пользоваться равенством (7.IX), если правую часть его у.множить на два, т. е. можно пользоваться выражением

J20 (16.IX)

Для определения излучаемой в это.м случае диполем мощности можно воспользоваться равенством (13.IX), если взять удвоенную длину диполя (вместо / поставить 21), считая, что излучает диполь двойной длины, и разделить правую часть равенства на два, так как излучение происходит только в верхнюю полусферу, т. е. мощность, излучаемая вертикальным диполем, расположенным над идеально проводящей плоскостью, если расстояние его от этой плоскости и длина диполя малы по сравнению с длиной волны, определяется выражением

Р, = /2 1б0к(-у. (17. IX)

Соответственно сопротивление излучения диполя для рассматриваемого случая равно

= 1602

Если диполь расположить параллельно плоскости MN, то, применяя рассуждения, аналогичные предыдущим, афгрудно уви-