Принцип бабинца - Babinets principle

В физика, Принцип Бабине^[1] заявляет, что дифракционная картина из непрозрачного тела идентичен отверстию того же размера и формы, за исключением общей интенсивности прямого луча. Он был сформулирован в 1800-х годах французским физиком. Жак Бабине.

Объяснение

Предполагать B - исходное дифрагирующее тело, а B ' является его дополнением, т.е. прозрачным телом, где B непрозрачен, и непрозрачен там, где B прозрачный. Сумма диаграмм направленности, вызванных B и B ' должен быть таким же, как диаграмма направленности беспрепятственного луча. В местах, куда не мог попасть невозмущенный луч, это означает, что диаграммы направленности, вызванные B и B ' должны быть противоположны по фазе, но равны по амплитуде.

Картины дифракции от отверстий или тел известного размера и формы сравниваются с картиной от объекта, который нужно измерить. Например, размер красные кровяные тельца можно найти, сравнив их дифракционную картину с массивом маленьких отверстий. Одним из следствий принципа Бабине является парадокс вымирания, в котором говорится, что в предел дифракции, излучение, удаленное из пучка от частицы, равно удвоенному излучению частицы поперечное сечение раз поток. Это потому, что количество радиации поглощен или же отраженный равна потоку через поперечное сечение частицы, но по принципу Бабине свет дифрагированный вперед - это то же самое, что свет, проходящий через отверстие в форме частицы; поэтому количество дифрагированного вперед света также равно потоку через поперечное сечение частицы.

Этот принцип чаще всего используется в оптика но это также верно и для других форм электромагнитное излучение и фактически является общей теоремой^{[нужна цитата ]} дифракции в волна механика. Принцип Бабине находит наибольшее применение в его способности обнаруживать эквивалентность по размеру и форме.^{[требуется разъяснение ]}

Демонстрационный эксперимент

Эффект можно просто наблюдать, используя лазер. Сначала поместите тонкий (около 0,1 мм) провод в лазерный луч и наблюдайте за дифракционной картиной. Затем наблюдайте дифракционную картину, когда лазер светится через узкую щель. Прорезь можно сделать либо с помощью лазерный принтер или же копировальный аппарат для печати на прозрачной пластиковой пленке или с помощью булавки, чтобы нарисовать линию на куске стекла, накуренном над пламенем свечи.

Принцип Бабине в радиочастотных структурах

Принцип Бабине может быть использован в антенной технике для поиска дополнительных сопротивление. Следствие принципа гласит, что:

{ displaystyle Z _ { text {metal}} , Z _ { text {slot}} = { frac { eta ^ {2}} {4}},}

где Z_металл и Z_слот - входные импедансы металла и излучающих щелей частей, и ${ displaystyle eta}$ - собственное сопротивление среды, в которую погружена конструкция. Кроме того, Z_слот является не только импедансом паза, но может рассматриваться как импеданс дополнительной структуры (во многих случаях диполь или петля). Кроме того, Z_металл часто обозначают Z_экран где экран исходит из оптического определения. Тонкий лист или экран не обязательно должны быть из металла, а должны быть из любого материала, поддерживающего ${ displaystyle { vec {J}}}$ (вектор плотности тока), приводящий к магнитному потенциалу ${ displaystyle { vec {A}}}$ . Одна проблема с этим уравнением заключается в том, что экран должен быть относительно тонким для данной длины волны (или ее диапазона). Если это не так, режимы могут начать формироваться или граничные поля больше не могут быть незначительными.

Для более общего определения Eta или внутреннего импеданса, ${ displaystyle eta = { sqrt { frac { mu} { epsilon}}}}$ Обратите внимание, что принцип Бабине не учитывает поляризацию. В 1946 году Г.Г. Букер опубликовал Щелевые антенны и их связь с дополнительными проводными антеннами расширить принцип Бабине для учета поляризации (также известный как расширение Букера). Эта информация взята из, как указано выше, третьего издания Баланиса. Теория антенн учебник.

Смотрите также

Бистатический радар

внешняя ссылка

[1] М. Борн и Э. Вольф, Принципы оптики, 1999, Издательство Кембриджского университета, Кембридж.

[1]