電磁波について質問です。
x,y,zの3次元空間において、z方向を伝搬方向とすると、伝搬方向に電界成分と磁界成分がないのがTEM波、伝搬方向に磁界成分があるのがTE波と説明がありました。
つまり
TEM波:Ez = 0, Hz = 0
TE波:Ez = 0, Hz ≠ 0
です。
TEM波は平面波を想像すれば良いと思いますが、TE波の伝搬方向に磁界成分を持つ絵がイメージできません。
そもそも電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向だとするとz方向に磁界成分がある場合z方向には伝搬しないような気がするのですが。
何か大きな勘違いをしているのでしょうか。
よろしくお願いします。
No.5ベストアンサー
- 回答日時:
>TE波ではなくTM波?
ああ、ごめんなさい。電場が傾く場合はTMですね。
光では電場しか傾くことがないのでTMはあってもTEはないので勢いそう書いてしまいました。
>電界が傾いているということは電界がx方向とz方向のベクトルの和として表されます。それでも電磁波はz軸に沿って進む、ということで良いでしょうか。
そうです。これがTM波ですね。
TE波の場合は、電場はx方向のみ、磁界がy,z方向成分をもつ傾いた平面波でz方向に進むわけですね。
No.4
- 回答日時:
>の面というのはx-y平面のことでしょうか。
いいえ、波面です。波面はx-y平面と平行ではないと言うことです。
つまり電場成分は傾いているのでz成分が発生します。
この回答への補足
なんとなくイメージはできましたが電場が傾いているということは電場のz成分が発生するということですか。するとTE波ではなくTM波?ちょっと混乱してしまいました。
すみませんがもう少しお付き合いください。
平面波では電界がx方向のみ、磁界がy方向のみのベクトルをもっているとします。
電界が傾いているということは電界がx方向とz方向のベクトルの和として表されます。それでも電磁波はz軸に沿って進む、ということで良いでしょうか。
No.3
- 回答日時:
導波路中を進行する場合ですね。
--------------------------------- 導波路上
/\ /\ /磁界方向
/ \ / \ ◎電解方向
\ / \ →進行方向
\/反射 \/
--------------------------------- 導波路下
上のような場合です。分かりずらいですが、電界は、画面手前を向いていますが、磁界は斜め方向を向いていて進行方向の成分を持ちます。局所的にみれば、電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向というのが成り立っていますが、全体としては、進行方向は上の図のようになります。
この回答への補足
えーとこれは/や\が局所的にみた電磁波の進む方向と考えてよろしいですか?
確かに導波路の伝搬方向をzとすると辻褄が合いますね。
でもこれって局所的に見れば平面波ですよね。自由空間ではTE波は存在しないということでしょうか?
No.2
- 回答日時:
>そもそも電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向だとすると
これが間違いです。Maxwell方程式から算出してみてください。
D=ε0E+P
B=μ0(H+M)
(P:分極、M:磁気分極)
で、P,Mが等方的かつ分極電流i=0のときにはそうなりますけど。
異なる場合はD×Bが電磁波の進行方向です。
P,Mに異方性があればEとD、BとHは平行にならないので、進行方向が異なります。
ちなみにイメージとしては傾いた平面波が進むイメージです。
大抵平面波をみると面に垂直に進むように感じますけど、実はそうとは限らないということです。
私は電磁波領域ではなくて光の専門家ですが、光でも同様なので同じ話でしょう。
(光の場合は普通M=0になりますのでDだけがEに対して傾きます)
この回答への補足
>面に垂直に進むように感じる
の面というのはx-y平面のことでしょうか。
x-y平面に垂直に進まないということは伝搬方向はz方向ではないと
考えてよいのですか?そうすると最初の伝搬方向をzに取るという仮定と
矛盾しないんでしょうか。
No.1
- 回答日時:
ちょっと荒い(大雑把な)イメージですが、、
Z方向に対してθの角度をもって進む平面波
Z方向に対して-θの角度をもって進む平面波
の二つ(強さは同じ)を考えて、この二つを合成したものを
イメージすればTE波のイメージになるかと思います。
(導波管内を進む電磁波がこんな感じだったかと。波長、導波管の寸法、θを選ぶことによって、導波管表面でE=0になる解が存在すると。)
Z方向に対してθの角度をもって進む平面波
Z方向に対して-θの角度をもって進む平面波
を考えて合成してみたのですがちょっと私にはTE波の説明としての理解はできませんでした。すみません。
ありがとうございました。
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