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
معنى قوله تعالى زين للناس حب الشهوات من النساء
2024-11-24
مسألتان في طلب المغفرة من الله
2024-11-24
من آداب التلاوة
2024-11-24
مواعيد زراعة الفجل
2024-11-24
أقسام الغنيمة
2024-11-24
سبب نزول قوله تعالى قل للذين كفروا ستغلبون وتحشرون الى جهنم
2024-11-24


TM Modes in Rectangular Wave Guide  
  
1122   05:47 مساءاً   date: 11-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 75

TM Modes in Rectangular Wave Guide

A rectangular wave guide of sides a = 7.21 cm and b = 3.40 cm is used in the transverse magnetic (TM) mode (see Figure 1.1). TM modes are modes in which the magnetic field is perpendicular to the direction of propagation, here z. Assume that the walls are perfect conductors.

Figure 1.1

a) By calculating the lowest cutoff frequency, determine whether TM radiation of angular frequency ω = 6.1 × 1010 s-1 will propagate in the wave guide.

b) What is the dispersion relation (i.e., the relationship between ω and the wave vector k) for this guide.

c) Find the attenuation length, i.e., the distance over which the power drops to e-1 of its starting value, for a frequency ω that is half the cutoff frequency.

SOLUTION

a) We can express all the fields in terms of a single longitudinal component. In this problem, we are considering TM waves so Bz = 0, and we use Ez instead. We find for the field components

(1)

where again

The wave equation for the Ez component is

(2)

where

The solution to (2) with the boundary condition E × n|s = 0 is given by

(3)

where n and m are integers. So

(4)

The frequency ω is given by

(5)

The cutoff frequency corresponds to k = 0, so

(6)

For TM waves, we cannot take any of the n or m = 0 modes because that would make Ez = 0 So the lowest cutoff frequency corresponds to m = n = 1

So the TM radiation with frequency 6.1 × 1010 s-1 will propagate in the guide.

b) The dispersion relation was given in (a):

c) The wave number as a function of the cutoff frequency ωλ can be written in the form

The wave of frequency ω < ωλ cannot propagate (k becomes imaginary), and in fact the attenuation of the field will be given by kλ. In our case,

We may write Ez in the form

The power dissipation will be proportional to |Ez|2:

We wish to find the point where P(z)/P(0) = 1/e. Hence,




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.