Влияние среды на распространение ЭМВ

При распространении ЭМВ в среде происходит потери энергии, обусловленные диэлектрическими потерями (на гистерезис или запаздывание – поляризацией молекул вещества в переменном магнитном поле). Диэлектрические потери характеризуются эквивалентной удельной проводимостью. Потери зависят от среды и от частоты. Поглощающую среду характеризуют отношением амплитуд плотностей токов проводимости и смещения dпр / dсм. Если отношение Þ к бесконечности, то среда приближается к идеальному проводнику, а при приближении к 0- к идеальному диэлектрику. Так, например, сухая почва на километровых волнах приближается к идеальному проводнику, а на сантиметровых – к идеальному диэлектрику.

Реально суммарный ток в средах состоит из двух составляющих – тока проводимости и тока смещения.

Скорость распространения различных частот отличается в различных средах (величины m и e для различных сред различны). l = V / f, так как скорость ЭМВ в среде отличается от скорости света в свободном пространстве в n раз V = c / n. Величина n называется коэффициентом преломления среды. Среды, в которых фазовая скорость зависит от частоты, называются диспергирующими. Скорость распространения сигнала в диспергирующей среде характеризуется групповой скоростью распространения, которая определяется как скорость распространения максимума энергии сигнала.

Единственным средством, снижающим рассеяние энергии, является направленное излучение, при котором радиоволны посылаются узким пучком подобно лучу прожектора. При этом увеличивается дальность действия и во многих случаях исключается возможность подслушивания. Направленное излучение волн используется в радиомаяках для авиации и морского транспорта, в радиолокации, позволяющей определять местонахождение различных объектов, и т. д.

При прохождении радиоволн через различные вещества наблюдается поглощение энергии волн этими веществами. Оно отсутствует в безвоздушном пространстве. Очень мало поглощение в неионизированном воздухе. В твердых диэлектриках, полупроводниках и проводниках поглощение радиоволн значительно. Если радиоволна встречает какой-либо проводник, то большая часть ее энергии поглощается им. Объясняется это тем, что волна приводит в движение электроны проводника и создает в нем ток высокой частоты. На образование его и расходуется энергия волны. В частности, на этом основан прием радиоволн антенной. Если же волна движется вдоль проводника, то поглощение энергии гораздо меньше. Поэтому над проводящей поверхностью, например, над морем, вдоль рек, железных дорог и проводных линий, радиоволны распространяются дальше, чем над сухой почвой.

Диэлектрики также поглощают энергию волн. Поле волны создает в молекулах диэлектриков смещение электронов — ток смещения. Он является током высокой частоты, т. е. представляет собой колебание электронов внутри молекул. Токи смещения вызывают нагревание диэлектрика, на что расходуется энергия. Полупроводники объединяют в себе свойства проводников и диэлектриков. В них возникают и токи проводимости и токи смещения.