Сравнение геометрооптического и «апертурного» подходов для расчета излучения зарядов, пролетающих вблизи диэлектрических объектов
Автор: Белоногая Е.С., Клюев Д.С.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 1 т.26, 2023 года.
Бесплатный доступ
Нахождение электромагнитного поля, возбуждаемого зарядом, пролетающим вблизи диэлектрического объекта, является одной из важных задач теории излучения заряженных частиц. Нередко необходимо знать главным образом поле излучения в геометрооптической области. В настоящей статье на примере диэлектрической призмы большого (в масштабе рассматриваемой длины волны) размера сравниваются два подхода к решению подобной задачи. Один из них основан на применении геометрической оптики, а другой - на асимптотическом расчете «апертурных интегралов». Показано, что в геометрооптической области первый способ обладает рядом преимуществ. Например, выражение для сечения лучевой трубки, получаемое при использовании геометрической оптики, позволяет вычислять каустики или показывать их отсутствие, что и продемонстрировано в статье на примере трех объектов различной формы.
Излучение вавилова - черенкова, геометрическая оптика, метод стационарной фазы, лучевая трубка, каустики
Короткий адрес: https://sciup.org/140297875
IDR: 140297875 | УДК: 537.876.23 | DOI: 10.18469/1810-3189.2023.26.1.49-57
Comparison of geometric optics and «aperture» methods for calculation of the electromagnetic radiation caused by charged particles flying by dielectric objects
Calculation of the electromagnetic field exited by a charged particle flying close to dielectric object is one of the important problems of charged particle radiation theory. In some cases, geometric optics area is preferable for calculations. In the article, two methods of solution of such problem with dielectric prism possessing large size (in comparison with the wavelength under consideration) are considered. One of them is based on geometric optics method, another one is based on asymptotics of «aperture» integrals. It is shown that, in geometric optics area, the first method has a series of advantages. For example, ray tube cross-section expression obtained within geometric optics method allows one to find caustics or to show their abscence, which is demonstrated in the article for three objects of various shapes.
Список литературы Сравнение геометрооптического и «апертурного» подходов для расчета излучения зарядов, пролетающих вблизи диэлектрических объектов
- Tyukhtin A.V., Galyamin S.N., Vorobev V.V. Cherenkov radiation from a dielectric ball with a channel // Journal of the Optical Society of America B. 2021. Vol. 38, no. 3. P. 711‒718. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.409461
- Belonogaya E.S., Tyukhtin A.V., Galyamin S.N. Approximate method for calculating the radiation from a moving charge in the presence of a complex object // Physical Review E. 2013. Vol. 87, no. 4. P. 043201. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.87.043201
- Фок В.А. Проблемы дифракции и распространения электромагнитных волн. М.: Советское радио, 1970. 520 с.
- Панин Д.Н., Осипов О.В., Безлюдников К.О. Расчет отражений плоской электромагнитной волны линейной поляризации от границы раздела «воздух – влажная почва» на основе гетерогенных моделей Максвелла Гарнетта и Бруггемана // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2022. T. 25, № 2. С. 22‒27. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2022.25.2.22-27
- Янушкевич В.Ф. Особенности распространения радиоимпульсных сигналов в анизотропной среде над углеводородными залежами // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. T. 20, № 4. С. 35‒39. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7071
- Численный анализ отражений электромагнитной волны E-поляризации от неоднородного слоя диэлектрика / Д.Н. Панин [и др.] // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. T. 22, № 1. С. 10‒15. DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2019.22.1.10-15
- Belonogaya E.S., Galyamin S.N., Tyukhtin A.V. Short-wavelength radiation of a charge moving in the presence of a dielectric prism // Journal of the Optical Society of America B. 2015. Vol. 32, no. 4. P. 649‒654. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.32.000649
- Radiation of a charge moving along the boundary of dielectric prism / A.V. Tyukhtin [et al.] // Physical Review Accelerators and Beams. 2019. Vol. 22, no. 1. P. 012802. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.22.012802
- Фелсен Л., Маркувиц Н. Излучение и рассеяние волн. Т. 1 / пер. с англ. под ред. М.Л. Левина. М.: Мир, 1978. 547 с.
- Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука, 1977. 368 с.
- Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 304 с.
- Radiation of charge moving through a dielectric spherical target: ray optics and aperture methods / A.V. Tyukhtin [et al.] // Journal of Instrumentation. 2020. Vol. 15, no. 5. P. C05043. DOI: https://doi.org/10.1088/1748-0221/15/05/C05043
