Замедляющая система (замедляющая структура). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Замедляющая система (замедляющая структура) - устройство, формирующее и канализирующее эл--магн. волны с фазовой скоростью v, меньшей скорости света с в вакууме (замедленные волны) и обеспечивающее их длительное, синхронное взаимодействие с потоками заряж. частиц. Величину п=с/v наз. коэф. замедления (замедлением), формально она совпадает с показателем преломления нек-рой эфф. среды. Длительное (в масштабе периода колебаний Т), синхронное взаимодействие частиц с волной обладает свойством избирательности, достигая макс, эффекта при скорости частиц v_ц~v. Этими определяются осн. области применения 3. с.: электронные СВЧ-приборы, основанные на индуцир. черенковском излучении и аномальном Доплера эффекте ,такие, как лампа бегущей волны (ЛБВ), лампа обратной волны (ЛОВ), магнетрон, нек-рые разновидности мазеров на циклотронном резонансе; синх-ротронные и линейные ускорители, сепараторы заряж. частиц; осциллографич. электронно-лучевые трубки бегущей волны. Аналогичные устройства в черенковских счётчиках, регистрирующие индивидуальное световое излучение быстрых частиц, наз. радиаторами. Эффект замедления достигается при помощи сплошных однородных сред с большими диэлектрич. и (или) магн. проницаемостями. Другой класс 3. с. связан с использованием неоднородных по длине (обычно периодич. или почти периодич.) структур. Это могут быть чисто металлич. устройства (спирали, волноводы с гофрир. стенками, цепочки связанных резонаторов и т. п.). Именно такие 3. с. п преобладают на практике (рис. 1).

Рис. 1. Примеры замедляющих систем: а - однозаходная спираль;б - волновод с гофрированными стенками; в - гребёнка; г - диафрагмированный волновод.

В спиральных 3. с. замедление п главной волны примерно равно отношению длины проводящих "нитей" спирали к длине их намотки, что позволяет интерпретировать механизм замедления как распространение волн тока со скоростью с вдоль этих проводящих нитей, т. е. по удлинённому пути (рис. 2). При этом дисперсия (зависимость n от w) отсутствует, групповая скорость равна фазовой.

РИС. 2. Модель спиральных замедляющихся систем: а - сплошной цилиндр с анизотропной проводимостью, бесконечной вдоль витков и нулевой перпендикулярно им; б - дисперсионная зависимость осесимметричной волны в нём, n_:=lim n при kR²/h'':, k=w/c.

В периодич. 3. с. любую компоненту поля нормальной волны u(r, t) = Reu₀(r)•ехр(iwt) можно представить в виде суперпозиции т, н. пространств, гармоник (ПГ) (следствие Флоке теоремы):

где z - осевая, a r₁ - поперечная к ней координаты; е_т(r_^) - амплитуда m-й ПГ, b_m=b₀+2pm/d - её волновое число, причём обычно полагают |b₀|<|b_m|; d - период 3. с. Фазовые скорости ПГ v_m=w/b_mотличаются друг от друга. Замедление и в др. случаях можно объяснить удлинением пути волн из-за переотражений от периодически расположенных препятствий, это же приводит и к возникновению ПГ в (1). В синхронизме с движущимися частицами могут находиться любые ПГ, но это вовсе не означает, что и др. ПГ обязаны быть медленными - волновое поле (1) допускает существование и быстрых гармоник (|v|>c), к-рые в неэкранир. системах ведут себя как излучающие (поэтому их иногда наз. вытекающими волнами). Величина и направление групповой скорости определяются всем набором ПГ (1). У части ПГ фазовые скорости совпадают по направлению с групповой (прямые гармоники), у др. части v_mпротивоположны групповой скорости (обратные гармоники). Синхронизм с прямыми ПГ используется в приборах типа ЛБВ, ускорителях и управляющих элементах осциллография, трубок; в приборах типа ЛОВ используют синхронизм с обратными ПГ. Эффективность взаимодействия ВЧ-поля с движущимися частицами в 3. с. характеризуется в электронных СВЧ-приборах сопротивлением связи R_св = |Е_т|²/2b²_тР, а в ускорителях - шунтовым сопротивлением R_т=|Е_т|²/2aР, где Р - поток энергии через поперечное сечение 3. с., Е_т- компонента поля синхронной гармоники, действующая на заряж. частицы, a - коэф. затухания волн. Важной особенностью нормальных волн в любой пе-риодич. системе являются частотные полосы ненропускания, когда Imb_m№0 даже в системах без потерь. Это одномерный вариант отражения, возникающего в произвольных периодич. решётках (см. Брэгга-Вульфа условие). Любую систему, направляющую волны, фазовая скорость к-рых меньше скорости однородной волны в окружающем свободном пространстве, можно отнести к 3. с., независимо от её назначения. Сюда, в частности, относятся нее типы волноводов диэлектрических, а также системы, направляющие поверхностные волны.

Литература по замедляющим системам

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 10¹¹ раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.