المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
أنـواع اتـجاهـات المـستهـلك
2024-11-28
المحرر العلمي
2024-11-28
المحرر في الصحافة المتخصصة
2024-11-28
مـراحل تكويـن اتجاهات المـستهـلك
2024-11-28
عوامـل تكويـن اتـجاهات المـستهـلك
2024-11-28
وسـائـل قـيـاس اتـجاهـات المستهلـك
2024-11-28


Lowest Mode of Rectangular Wave Guide  
  
1583   06:03 مساءاً   date: 9-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 74


Read More
Date: 14-8-2016 1010
Date: 3-9-2016 1085
Date: 6-9-2016 1232

Lowest Mode of Rectangular Wave Guide

Consider a rectangular wave guide, infinitely long in the direction, with a width (x direction) of a and a height (y direction) of b (a > b) (see Figure 1.1). The walls are perfect conductors.

Figure 1.1

a) What are the boundary conditions on the components of B and E at the walls?

b) Write the wave equation which describes the E and B fields of the lowest mode.

Hint: The lowest mode has the electric field in the y direction only.

c) For the lowest mode that can propagate, find the phase velocity and the group velocity.

d) The possible modes of propagation separate naturally into two classes. What are these two classes and how do they differ physically?

SOLUTION

a) Because the walls are perfectly conducting, we have for E and B the boundary conditions

where n is normal to the wall, or in terms of Ez (Bz) (z is the direction of wave propagation)

(1)

b) Starting from the sourceless Maxwell equations in vacuum

(2)

(3)

(4)

(5)

and substituting E (r, t) = E (r) exp (-ωt) (same for B), we obtain

(6)

(7)

(8)

(9)

The field dependence on may be written in the form f(z) = exp [i (kz – ωt)], where k is the wave vector for the wave transmitted in the z direction. Using the fact that the electric field of the lowest mode is in the y direction only, we have, from (6)–( 7),

(10)

(11)

(12)

(13)

From (12), Bz = B (x) exp (ikz), and substituting (10) into (13), we obtain

(14)

(15)

where

(16)

Using  and Bx from (14), we get a differential equation for Bz

(17)

or

(18)

The solution of this equation satisfying the boundary conditions

is Bz = B0 cos γx with γ = π/a. So the field in the wave guide in this mode from (14)– (15)

(19)

(20)

(21)

c) The dispersion relation for the lowest mode is found from (16):

(22)

The phase velocity v is

(23)

The group velocity u is

(24)

d) The waves propagating in the wave guides can be divided into two classes: TE (transverse electric, Ez = 0) as is the case in this problem, and TM (transverse magnetic, Bz = 0).




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.