Eine flüchtige Welle ist eine stehende Nah-Feldwelle mit einer Intensität, die Exponentialzerfall mit der Entfernung von der Grenze ausstellt, an der die Welle gebildet wurde. Wellen sind ein allgemeines Eigentum von Wellengleichungen, und können im Prinzip in jedem Zusammenhang vorkommen, für den eine Wellengleichung gilt. Sie werden an der Grenze zwischen zwei Medien mit verschiedenen Welle-Bewegungseigenschaften gebildet, und sind innerhalb eines Drittels einer Wellenlänge von der Oberfläche der Bildung am intensivsten. Insbesondere flüchtige Wellen können in den Zusammenhängen der Optik und anderen Formen von elektromagnetischer Radiation, Akustik, Quant-Mechanik, und "Wellen auf Schnuren" vorkommen.

Flüchtige Welle-Anwendungen

In der Optik und Akustik werden flüchtige Wellen gebildet, wenn Wellen, die in einem Medium reisen, inneres Gesamtnachdenken an seiner Grenze erleben, weil sie es in einem Winkel schlagen, der größer ist als der so genannte kritische Winkel. Die physische Erklärung für die Existenz der flüchtigen Welle besteht darin, dass die elektrischen und magnetischen Felder (oder Druck-Anstiege, im Fall von akustischen Wellen) an einer Grenze nicht diskontinuierlich sein können, wie der Fall sein würde, wenn es kein flüchtiges Welle-Feld gäbe. In der Quant-Mechanik ist die physische Erklärung genau analog — die Welle-Funktion von Schrödinger, die zur Grenze normale Partikel-Bewegung vertritt, kann an der Grenze nicht diskontinuierlich sein.

Elektromagnetische flüchtige Wellen sind verwendet worden, um optischen Strahlendruck auf kleine Partikeln auszuüben, um sie für das Experimentieren zu fangen, oder sie zu sehr niedrigen Temperaturen abzukühlen, und sehr kleine Gegenstände wie biologische Zellen für die Mikroskopie (als im inneren Gesamtnachdenken-Fluoreszenz-Mikroskop) zu illuminieren. Die flüchtige Welle von einem Glasfaserleiter kann in einem Gassensor und flüchtiger Welle-Zahl in der als verdünnter ganzer reflectance bekannten Infrarotspektroskopie-Technik verwendet werden.

In der Elektrotechnik werden flüchtige Wellen im Nah-Feldgebiet innerhalb eines Drittels einer Wellenlänge jeder Radioantenne gefunden. Während der normalen Operation strahlt eine Antenne elektromagnetische Felder in die Umgebung nearfield Gebiet aus, und ein Teil der Feldenergie wird wiederabsorbiert, während der Rest als EM Wellen ausgestrahlt wird.

In der Quant-Mechanik verursachen die Lösungen der flüchtigen Welle der Gleichung von Schrödinger das Phänomen von mit der Welle mechanischem tunneling.

In der Mikroskopie können Systeme, die die in flüchtigen Wellen enthaltene Information gewinnen, verwendet werden, um Superentschlossenheitsimages zu schaffen. Sache strahlt sowohl das Fortpflanzen als auch die flüchtigen elektromagnetischen Wellen aus. Herkömmliche optische Systeme gewinnen nur die Information in den sich fortpflanzenden Wellen und sind folglich der Beugungsgrenze unterworfen. Systeme, die die Information gewinnen, die in flüchtigen Wellen wie die Superlinse und in der Nähe vom Feld enthalten ist, optische Mikroskopie scannend, können die Beugungsgrenze überwinden; jedoch werden diese Systeme dann durch die Fähigkeit des Systems beschränkt, die flüchtigen Wellen genau zu gewinnen. Die Beschränkung auf ihre Entschlossenheit wird durch gegeben

:

wo der maximale Welle-Vektor ist, der aufgelöst werden kann, die Entfernung zwischen dem Gegenstand und dem Sensor ist, und ein Maß der Qualität des Sensors ist.

Mehr allgemein können praktische Anwendungen flüchtiger Wellen folgendermaßen klassifiziert werden:

1. Diejenigen, in denen die mit der Welle vereinigte Energie verwendet wird, um ein anderes Phänomen innerhalb des Gebiets des Raums zu erregen, wo die ursprüngliche Reisen-Welle flüchtig (zum Beispiel, als im inneren Gesamtnachdenken-Fluoreszenz-Mikroskop) wird
2. Diejenigen, in denen die flüchtige Welle zwei Medien verbindet, in denen Reisen-Wellen erlaubt wird, und folglich die Übertragung der Energie oder einer Partikel zwischen den Medien (abhängig von Wellengleichung im Gebrauch) erlaubt, wenn auch keinen Lösungen der Reisen-Welle im Gebiet des Raums zwischen den zwei Medien erlaubt wird. Ein Beispiel davon ist so genannter mit der Welle mechanischer Tunnelbau, und ist allgemein als flüchtige Welle-Kopplung bekannt.

Inneres Gesamtnachdenken des Lichtes

Denken Sie zum Beispiel inneres Gesamtnachdenken in zwei Dimensionen mit der Schnittstelle zwischen den Medien, die auf der x Achse, dem normalen entlang y und der Polarisation entlang z lügen. Man könnte naiv erwarten, dass für Winkel, die zu innerem Gesamtnachdenken führen, die Lösung aus einer Ereignis-Welle und einer widerspiegelten Welle ohne übersandte Welle überhaupt bestehen würde, aber es gibt keine solche Lösung, die den Gleichungen von Maxwell folgt. Die Gleichungen von Maxwell in einem dielektrischen Medium erlegen eine Grenzbedingung der Kontinuität für die Bestandteile der Felder E, H, D, und B auf. Für die in diesem Beispiel betrachtete Polarisation sind die Bedingungen auf E und B zufrieden, ob die widerspiegelte Welle denselben Umfang wie das Ereignis ein hat, weil diese Bestandteile des Ereignisses und der widerspiegelten Wellen zerstörend superbeeindrucken. Ihre H Bestandteile superbeeindrucken jedoch konstruktiv, also kann es keine Lösung ohne eine nichtverschwindende übersandte Welle geben. Die übersandte Welle kann jedoch keine sinusförmige Welle sein, da sie dann Energie weg von der Grenze, aber seit dem Ereignis transportieren würde und widerspiegelte Wellen gleiche Energie haben, würde das Bewahrung der Energie verletzen. Wir beschließen deshalb, dass die übersandte Welle eine nichtverschwindende Lösung der Gleichungen von Maxwell sein muss, die nicht eine Reisen-Welle und das einzige ist solche Lösungen in einem Dielektrikum sind diejenigen, die exponential verfallen: flüchtige Wellen.

Mathematisch können flüchtige Wellen durch einen Welle-Vektoren charakterisiert werden, wo ein oder mehr von den Bestandteilen des Vektoren einen imaginären Wert hat. Weil der Vektor imaginäre Bestandteile hat, kann er einen Umfang haben, der weniger ist als seine echten Bestandteile. Wenn der Einfallswinkel den kritischen Winkel überschreitet, dann hat der Welle-Vektor der übersandten Welle die Form

\= \ich \alpha \hat {\\mathbf {y}} + \beta \hat {\\mathbf {x}}, </Mathematik>

der eine flüchtige Welle vertritt, weil der y Bestandteil imaginär ist. (Hier sind α und β echt, und ich vertrete die imaginäre Einheit.)

Zum Beispiel, wenn die Polarisation auf dem Flugzeug des Vorkommens rechtwinklig ist, dann kann das elektrische Feld von einigen der Wellen (Ereignis, widerspiegelt oder übersandt) als ausgedrückt werden

wo der Einheitsvektor in der z Richtung ist.

Die flüchtige Form des Welle-Vektoren k (wie gegeben, oben) einsetzend, finden wir für die übersandte Welle:

wo α die unveränderliche Verdünnung ist und β die unveränderliche Fortpflanzung ist.

Kopplung der flüchtigen Welle

In der Optik ist Kopplung der flüchtigen Welle ein Prozess, durch den elektromagnetische Wellen von einem Medium bis einen anderen mittels des flüchtigen, exponential verfallenden elektromagnetischen Feldes übersandt werden.

Kopplung wird gewöhnlich durch das Stellen zwei oder mehr elektromagnetischer Elemente wie optische Wellenleiter eng miteinander vollbracht, so dass das flüchtige durch ein Element erzeugte Feld viel nicht verfällt, bevor es das andere Element erreicht. Mit Wellenleitern, wenn der Empfang-Wellenleiter Weisen der passenden Frequenz unterstützen kann, verursacht das flüchtige Feld Weisen der Fortpflanzen-Welle, dadurch (oder Kopplung) die Welle von einem Wellenleiter bis das folgende verbindend.

Kopplung der flüchtigen Welle ist zu fast der Feldwechselwirkung in der elektromagnetischen Feldtheorie im Wesentlichen identisch. Abhängig vom Scheinwiderstand des ausstrahlenden Quellelements ist die flüchtige Welle entweder vorherrschend elektrisch (kapazitiv) oder magnetisch (induktiv) unterschiedlich im weiten Feld, wo diese Bestandteile der Welle schließlich das Verhältnis des Scheinwiderstands des freien Raums erreichen und sich die Welle Strahlungs-fortpflanzt. Die flüchtige Welle-Kopplung findet im Nichtstrahlungsfeld in der Nähe von jedem Medium statt, und weil solcher immer mit der Sache vereinigt wird; d. h., mit den veranlassten Strömen und Anklagen innerhalb einer teilweise nachdenkenden Oberfläche. Diese Kopplung ist der Kopplung zwischen den primären und sekundären Rollen eines Transformators, oder zwischen den zwei Tellern eines Kondensators direkt analog. Mathematisch ist der Prozess dasselbe als dieses des Quants tunneling, außer mit elektromagnetischen Wellen statt mit dem Quant mechanischen wavefunctions.

Anwendungen

• Flüchtige Welle-Kopplung wird in photonic und nanophotonic Geräten als Wellenleiter-Sensoren allgemein verwendet.
• Flüchtige Welle-Kopplung wird verwendet, um, zum Beispiel, dielektrische Mikrobereich-Resonatore zu erregen.
• Eine typische Anwendung ist widerhallende Energieübertragung, nützlich zum Beispiel, um elektronische Geräte ohne Leitungen zu beladen. Eine besondere Durchführung davon ist WiTricity; dieselbe Idee wird auch in einigen Rollen von Tesla verwendet.
• Flüchtige Kopplung, als in der Nähe von der Feldwechselwirkung, ist eine der Sorgen in der elektromagnetischen Vereinbarkeit.
• Flüchtige Welle-Kopplung spielt eine Hauptrolle in der theoretischen Erklärung der außergewöhnlichen optischen Übertragung.

Siehe auch

• Kopplung (Elektronik)
• Elektromagnetische Welle
• Quant tunneling
• Widerhallende Energieübertragung
• Das Gesetz von Snell
• Inneres Gesamtnachdenken
• Inneres Gesamtnachdenken-Fluoreszenz-Mikroskop
• Wellenleiter
• "'Flüchtige Kopplung' konnte Geräte drahtlos", Celeste Biever, NewScientist.com, am 15. November 2006 antreiben
• Radioenergie konnte Verbraucher, Industrieelektronik - MIT Presseinformation antreiben

Links

• Flüchtige Wellen
• Ein Zeichentrickfilm von einem Produkthersteller, der von flüchtigen Feldern Gebrauch macht
• Flüchtiger und sich fortpflanzender Welle-Zeichentrickfilm auf Youtube.com