Loading


Уроки рисования для взрослых


Стань женщиной-мечтой





 

 

 

 

 

 

Взаимодействие резонаторов Айрэс с электромагнитным излучением

Доктор технических наук, профессор,
декан Санкт-Петербургского Государственного
Университета Информационных технологий, механики и
оптики (СПб ГУИТМО) Г.Н. Лукьянов

 

1.Введение

Поверхности твердых тел исследуются физиками и инженерами, специалистами из области телекоммуникаций, оптики, компьютерной техники. Имеется огромное количество публикаций, основная масса которых в настоящее время идет под наименованием "нанотехнологии".

Ниже приводятся фотографии некоторых поверхностей, полученных при исследованиях, выполненных при непосредственном участии фонда Айрэс. Это снимки, выполненные разными методами и с разным увеличением, с поверхности тонкой медной пленки, осажденной на стеклянную или кремниевую поверхность (рис. 1).

Поверхность тонкой медной пленки, осажденной на стеклянную или кремниевую поверхность

Рис. 1. Поверхность тонкой медной пленки, осажденной на стеклянную
или кремниевую поверхность, при разных масштабах увеличения

Особый интерес представляют поверхности с регулярной структурой, важное место среди которых занимают фрактальные и самоаффинные поверхности.

Это объясняется как их необычным поведением, так и перспективами применения устройств, создаваемых на их основе.

Аффинными называют преобразование вектора, проведенного из начала координат в какую-то точку с с координатами (x1, у 1) в вектор из точки с координатами (b1, b2 ) в точку с координатами (х2, y2):

х2 = a11x1 +а12у1 +b1

y2 = a21x1 +а22у1 + b2

Тогда выполняемое преобразование можно записать в виде матрицы:

Изменение значений коэффициентов a11, a12, a21, а22 приводит к вращению, отражению, удалению/приближению точки относительно начала координат. Изменение значений коэффициентов b1 и b2 приводит к сдвигу точки относительно начала координат. Например, если

то происходит поворот относительно начала координат на угол а.


Если

то поворот на угол а происходит относительно точки с координатами (10,10).

Если

то осуществляется масштабирование, т.е. удаление (т>1) от начала координат, или приближение (т<1) точки к началу координат. Если осуществить операцию масштабирования над всеми точками какой либо фигуры, то произойдет либо увеличение, либо уменьшение ее размеров в m раз.

Если аффинные преобразования выполняются над одним и тем же объектом многократно, то можно получить так называемый самоаффиный объект, как например, хорошо известный "папоротник Барнсли".

Папоротник Барнсли (Barnsley)

Рис. 2. Папоротник Барнсли (Barnsley).

Путем создания поверхностного рисунка, имеющего самоаффинные свойства, пошли разработчики фонда Айрэс. Графика рельефа поверхности некоторых из образцов его продукции представлен на следующем рисунке.

Некоторые образцы топологии поверхности изделий Айрэс

Рис. 3. Некоторые образцы топологии поверхности изделий Айрэс

 

Далее более подробно будет рассмотрена поверхность рис.3 а, стадии получения графики поверхности которой приведены на (рис. 4).

Стадии получения поверхности графики

Рис. 4. Стадии получения поверхности графики: a - первая,
б - вторая: "размножение" графики по радиусам (масштабирование, сдвиги, повороты),
в - конечный результат.

 

2. Постановка задачи

Электромагнитное излучение лежит в диапазоне длин волн от десятков километров до единиц ангстрем или в диапазоне частот от единиц герц до 1026... 1028 Гц. Этот диапазон подразделяют на низкие и высокие частоты, затем идут сверхвысокие частоты, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, гамма-излучение и космические лучи (рис. 5).

Диапазон электромагнитного излучения

Рис. 5. Диапазон электромагнитного излучения

В это излучение входит как излучение естественного происхождения, как, например, солнечное, так и излучение искусственного происхождения, порожденное техногенной деятельностью человека. По некоторым данным деятельность человека уже привела к тому, что в диапазоне радиоволн Земля излучает энергию сравнимую с энергией излучения звезды.

Электромагнитное излучение, в общем, небезопасно для человека, но к естественному солнечному и геофизическому излучению человек приспособлен, чего нельзя сказать об излучении искусственного, технического происхождения. Поэтому необходимы средства для защиты человека от вредных техногенных излучений.

В качестве таких средств уже в течение ряда лет используются изделия Айрэс.
Интерес представляет механизм действия этих изделий. Для его прояснения была построена модель взаимодействия электромагнитной волны с резонатором Айрэс, поверхность которого представлена на рис. 4в.

Взаимодействие электромагнитной волны с поверхностью для стационарного случая, может быть записано в виде:

 

k-волновое число,
е- диэлектрическая проницаемость пластины,
w- циклическая частота,
с- скорость света;
r - длина радиус-вектора,
j - полярный угол.

При моделировании используется стационарная модель вида:

где Е- функция, пропорциональная напряженности излучения,
г - длина радиус-вектора,
j - полярный угол,
а - коэффициент поглощения линий.

 

3. Результаты моделирования

3.1. Выполнялись расчеты согласно уравнениям (1) и (2), для различных соотношений между характеристиками падающей волны и резонатором.

3.2. Выполнялись расчеты согласно уравнениям (1) и (2), для различных соотношений между характеристиками падающей волны и резонатором при взаимодействии двух резонаторов, т.е. волна отражается от одного резонатора к другому, расположенному параллельно по отношению к первому.

Результаты приведены ниже, для разных углов поворота одного резонатора относительно другого.

2 периода падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза

a) 2 периода падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

б) 64 периода падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

б) 64 периода падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

в) 11 периодов падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

в) 11 периодов падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

в) 11 периодов падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

г) 19 периодов падающей волны на 1 оборот по образующей резонатора. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

в) 11 периодов падающей волны на 1 оборот по образующей. Левый рисунок - амплитуда, правый фаза.

 

4. Заключение

Приведенные результаты показывают, что резонатор Айрэс, в отличие от традиционных изделий, применяемых на сегодняшний день (например, дифракционных решеток), является устройством, способным взаимодействовать с излучением при различных соотношениях параметров падающей волны и каких-то характерных размеров резонатора. Как видно из приведенных результатов, на поверхности резонатора образуются устойчивые зоны распределения напряженности, имеющие крестообразную форму. Это можно объяснить самоподобием аффинной структуры поверхности резонатора.


Главная Магазин Библиотека здоровья Сотрудничество Быстрая навигация Прайсы и каталоги Гостевая книга Полезные ссылки Новости Покупателям Тесты Контакты Форум Диагностика
Copyright. 2014® Все права защищены
digital collage sheet for crafters