Лекція 18
Збудження об’ємних резонаторів.
1.
Доведемо ортонормованість власних функцій резонатора.
, , бо задача про власні коливання розв’язується без струмів. Для другого коливання: .
,
.
Проінтегрувавши обидві рівності по всьому об’єму та врахувавши властивості векторного добутку, отримаємо:
,
.
Враховуючи, що та позначивши маємо лінійну однорідну систему відносно з коефіцієнтами та :
. Система має нетрівіальні розв’язки якщо ; . Тоді , тобто . Таким чином маємо ортонормованість власних функцій резонатора з нормою , яку легко знайти.
2.
Знайдемо поля та всередині резонатора при наявності струмів.
- рівняння Максвела.
Псевдовектор
в математиці – вектор, що змінює свій напрямок при інверсії системи координат (напрямок, векторний добуток). У фізиці псевдовектор змінює напрямок при інверсії часу . Наприклад, при інверсії часу електрон починає обертатися в протилежному напрямку, а відповідно змінює і напрямок МП.
Таким чином, МП – псевдовектор, ЕП – вектор. Звідси можна зробити висновок, що гамільтоніан не може містити (щоб він був інваріантний до інверсії ч
.
Існує іще одна класифікація:
соленоїдальні та потенціальні.
Потенціальний (поздовжній):
- немає вихорів.
Соленоїдальний (поперечний):
- немає вузлів.
Записавши ми зробили помилку, бо не врахували потенційні поля, пов’язані з електростатичними полями зарядів, що збуджують струми.
Отже, , , де , . Взагалі то, , бо магнітних зарядів не існує. Проте, є припущення про існування магнітних зарядів – монополь Дірака
; тоді .
,
.
Підставимо в рівняння Максвела: . Прирівнявши відповідні коефіцієнти при базисних функціях та , одержимо - з рівняння а). Оскільки , то .
. ; .
Таким чином, для гармонічних полів: . Тоді . Використаємо , . , бо . Таким чином, довели строге рівняння Пуансона для електростатичної частини полів.
Проінтегруємо по , попередньо помноживши на :
.
В результаті отримаємо: , маємо систему двох рівнянь з двома невідомими. Амплітуда .
Ми отримали формулу для резонансного збудження. Тут не враховано дисипацію
, тому можливо . Якщо дисипацію врахувати наступним чином: , то отримаємо Лоренцівську резонансну криву: .