المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
{افان مات او قتل انقلبتم على اعقابكم}
2024-11-24
العبرة من السابقين
2024-11-24
تدارك الذنوب
2024-11-24
الإصرار على الذنب
2024-11-24
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24


Plane Wave in Metal  
  
1160   03:13 مساءاً   date: 11-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 67


Read More
Date: 19-8-2016 1252
Date: 26-8-2016 1122
Date: 13-7-2016 1062

Plane Wave in Metal

Suppose that a plane electromagnetic wave of frequency ω/2π and amplitude E0 is normally incident on the flat surface of a semi-infinite metal of conductivity σ. Assume the frequency is low so that the displacement current inside the metal can be neglected. The magnetic permeability of the metal μ = 1.

a) Using Maxwell’s equations, derive expressions for the components of the electric and magnetic fields inside the conductor which are parallel to the surface. What is the characteristic penetration depth of the field?

b) What is the ratio of the magnetic field amplitude to the electric field amplitude inside the metal?

c) What is the power per unit area transmitted into the metal?

SOLUTION

a) Starting with Maxwell’s equations, we may follow a standard procedure to arrive at the wave equation for the fields and then the dispersion relations:

(1)

(2)

(3)

(4)

First take the curl of (4)

(5)

Using the identity

in (5), we obtain

(6)

 Figure 1.1

Inside the conductor, we must use the relations J = σE and D = εE in (6). Therefore (6) becomes

(7)

Using (2) and B = μH in (7), we obtain the wave equation for H of the wave propagating in the z direction (see Figure 1.1):

(8)

Disregarding the displacement current (which is equivalent to the condition σ >> ω), we obtain from (8)

(9)

Substituting the plane wave solution into (9) results in

(10)

or

(11)

For our case μ = 1, so we have

(12)

Assuming that the electric field in the incident wave is polarized in the x direction and the magnetic field in the y direction, and the amplitude of the field outside the conductor is E0, we can obtain the fields inside Ht, Et

where  is the characteristic penetration depth of the field (skin depth). From the boundary conditions Hin1 = Houtt = E0, we have

(13)

The electric field inside the conductor Et:

(14)

Therefore

(15)

where the phase shift –π/4 comes from the factor  Equation (14) is a special case of a more general formula

where n is a unit vector in the direction of the wave propagation, and

is the surface resistance.

b) The ratio of the amplitude of the magnetic field to that of the electric field inside the metal from (13) and (15) is in this approximation

Therefore the energy of the field inside a good conductor is mostly the magnetic energy.

c) The power per unit area P transmitted into the metal is given by the flux of the Poynting vector:




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.