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磁层电磁波中磁离子理论简单小结

已有 3785 次阅读 2010-2-22 22:00 |个人分类:电子信息工程与计算机科学|系统分类:科研笔记| 理论, 电磁波, 磁层, 磁离子

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1.磁离子理论是研究电磁波在磁离子介质中传播的理论。由处于外磁场中的自由电子、正负离子和中性分子组成的物质称为磁离子介质。宏观上它是中性的,各种粒子间常发生碰撞,碰撞频率可认为是常数,并忽略粒子热运动的影响。

2.磁离子介质中的电磁波受电磁波作用而作加速运动的带电粒子辐射出次波,所有的次波与入射波叠加起来形成在介质中的波场。介质和波的这种相互作用,决定了波传播的速度,表现为介质对电磁波的色散特性。做加速运动的带电粒子与其他粒子相互碰撞,将一部分电磁波能量转变为其他粒子热运动的能量,表现为介质对电波的吸收。外磁场对带电粒子的作用致使介质对电波的折射指数与波矢的方向有关,呈现出各向异性的特点。同时,在同一方向上存在有二个相速度,各相应于不同偏振的特征波,所以说磁离子介质是双折射介质。当电磁波的频率很高时,由于惯性,介质中的带电粒子来不及作大幅度的运动,辐射次波的效应很小,介质的色散特性衰退,此波将以接近真空中的光速,不损耗能量地传播。当电磁波的频率很低时,沿外磁场方向的介质电导率趋于无穷,电磁波以磁流波形式、以阿尔芬速度传播。

3.入射电磁波的能量在介质中以电场能量、磁场能量和带电粒子运动的动能三种形式表现出来。当电磁波的频率足够高时,离子运动的影响可以略去。若折射指数接近于1,则介质中电场的能量密度与磁场的能量密度相等,且远大于电子运动的动能,这时的波称为“电磁”的。当折射指数接近于零时,电场能量等于电子运动的动能,且远大于磁场能量,这时的波称为“电运动”的。当电磁波的频率足够低时,应考虑离子运动的影响。此时,折射指数远大于1,离子运动的动能与磁场能量相等且远大于电场能量,这时的波称为离子磁波,它以阿尔芬速度传播,沿用阿尔芬的术语,也可称为磁流波。

4.在磁离子介质中传播的电磁波,其电(或磁向量不断地改变方向和大小,可用这向量端点的轨迹来表示电磁波的这种特征,这称为电磁波的偏振。场向量在三个相互垂直方向上的分量之比可以完全确定波的偏振状态。一般说,任两个分量之比为复数,它表示在相应的平面内,向量端点的轨迹为椭圆,称该波为椭圆偏振波。在一些特殊情况下椭圆退化为圆或直线,分别称为圆偏振波或线偏振波。沿着波矢方向看,向量旋转的方向符合右手法则的称为右旋偏振,符合左手法则的称为左旋偏振。在传播的过程中,如果波的偏振状态保持不变,则称该波为特征波



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