Elektrodynamik hos kontinuerliga medier

Elektrodynamik för kontinuum är en sektion av kontinuumfysik som studerar de elektriska, magnetiska och optiska egenskaperna hos ett kontinuum . Om mediet är en delvis eller helt joniserad gas, är termen plasmafysik vanligare .

Elektromagnetiska egenskaper hos ett kontinuum

De elektriska och magnetiska egenskaperna hos ett kontinuerligt medium beskrivs av permittivitetstensorn , den magnetiska permeabilitetstensorn och mediumkonduktivitetstensorn , och alla dessa storheter kan bero på koordinaterna och tiden . ${\displaystyle \epsilon _{ij))$ $\mu _{{ij}}$ $\sigma_{ij}$

För stationära fenomen påverkar de dielektriska och magnetiska permeabilitetstensorerna formen på de elektriska och magnetiska fältstyrkorna i mediet, och konduktivitetstensorn påverkar riktningen av strömflödet under inverkan av yttre krafter (se Ohms lag ).

När man överväger icke-stationära fenomen är det användbart att introducera deras Fourier-transformer , och , istället för , och . Det är dessa egenskaper hos mediet som kommer att "kännas" av en plan elektromagnetisk våg med en frekvens , som fortplantar sig i mediet. $\epsilon _{ij}(t)$ $\mu _{ij}(t)$ $\sigma _{ij}(t)$ $\epsilon _{ij}(\omega )$ $\mu _{ij}(\omega )$ $\sigma _{ij}(\omega )$ $\omega$

Elektro- och magneto-optiska fenomen

Som regel har värdena och en asymmetrisk profil beroende på tid. Detta leder till att deras Fouriertransformer blir komplexa storheter . Fysiskt leder detta till att den elektromagnetiska våg som utbreder sig i mediet avtar exponentiellt. $\epsilon _{ij}(t)$ $\mu _{ij}(t)$ $\sigma _{ij}(t)$

Alla de ovan beskrivna tensorerna kan förändras under inverkan av yttre elektriska och magnetiska fält, vilket leder till olika elektrooptiska och magnetoptiska effekter.

Till exempel, vissa isotropiska medier (ferromagneter, plasma) beter sig anisotropiskt när ett externt magnetfält appliceras - off-diagonala komponenter i magnet- och permittivitetstensorerna uppträder . Med den longitudinella utbredningen av en elektromagnetisk våg, när vågutbredningsriktningen är parallell med riktningen för magnetfältslinjerna i det yttre fältet, observeras Faraday-effekten . Det ligger i det faktum att elektromagnetiska vågor med höger och vänster cirkulär polarisation utbreder sig i mediet med olika hastigheter. Som ett resultat, i fallet med en linjärt polariserad utbredningsvåg, som kan representeras av en överlagring av två cirkulärt polariserade vågor med motsatt rotationsriktning, roterar vågens polarisationsplan när den fortplantar sig genom mediet.

En annan välkänd effekt, också förknippad med utseendet av off-diagonala element i tensorn, är förekomsten av dubbelbrytning av mediet när ett konstant elektriskt fält appliceras och kallas Kerr-effekten .

Se även

Litteratur

Landau L. D. , Lifshits E. M. Electrodynamics of continuous media. - ( Theoretical Physics , Volym VIII).