Тиск електромагнітного випромінювання на тонкий лінійний вібратор в хвилеводі
Анотація
Розв’язано задачу тиску електромагнітної хвилі на тонкий провідниковий вібратор у хвилеводі з модою Н10. Вібратор розташований перпендикулярно до широкої стінки хвилеводу. Розраховано силу струму у вібраторі, який виникає під дією електричного поля хвилі. Розподіл струму вздовж вібратора майже рівномірний. Струм у мікрохвильовому діапазоні мало залежить від провідності вібратора. У хвилі Н10 існують дві складові магнітного поля - поздовжня і поперечна. При взаємодії цих компонентів зі струмом у виникають сили, які діють на вібратор поперек хвилеводу і вздовж нього. Величина поздовжньої сили найбільша, коли вібратор розташований посередині широкої стіни. Вона майже в 2 рази перевищує силу, яка діє на вібратор у вільному просторі при тій же середній інтенсивності випромінювання. Коли довжина вібратора близька до половини довжини хвилі випромінювання, сила максимальна. Поперечна сила виникає при взаємодії струму у вібраторі з поздовжньою складовою магнітного поля в хвилеводі. Вона максимальна, коли вібратор розташований на відстані ¼ довжини широкої стіни від її середини. Якщо довжина вібратора менше половини довжини хвилі випромінювання, сила спрямована в бік осі хвилеводу, інакше - у протилежний бік. Оцінена можливість використання тиску мікрохвильового випромінювання для створення мікромашин і управління положенням вібратора в просторі. Для цього потрібна потужність випромінювання в кілька ват.
Завантаження
Посилання
A. Ashkin, Pressure of laser radiation, Uspekhi fizicheskikh nauk. 110, 101-116 (1973).
S. Kawata, and T. Sugiura, “Movement of micrometer-sized particles in the evanescent field of a laser beam”, Opt. Lett. 17, 772 (1992). https://doi.org/10.1364/OL.17.000772
A. Pralle, M. Prummer, E.-L. Florin, E.H.K. Stelzer, and J.K.H. Hörber, “Three-Dimensional High-Resolution Particle Tracking for Optical Tweezers by Forward Scattered Light”, Microscopy research and technique. 44, 378 (1999). https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0029(19990301)44:5%3C378::AID-JEMT10%3E3.0.CO;2-Z
R.M. Simmons, J.T. Finer, S. Chu, and J.A. Spudich, “Quantitative measurements of force and displacement using an opti-cal trap”, Biophysical Journal. 70, 1813 (1996). https://doi.org/10.1016/S0006-3495(96)79746-1
R.A. Valitov editor, Ponderomotive action of electromagnetic field (theory and application), (Moscow, Sov. Radio, 1975). pp. 232 p. (in Russian).
V.G. Volostnikov, S.P. Kotova, N.N. Losevsky, and M.A. Rakhmatulin, “Manipulation of micro-objects using beams with nonzero orbital momentum”, Quantum Electronics, 32, 565 (2002). https://doi.org/10.1070/QE2002v032n07ABEH002248
V.M Kuz'michev, N.G Kokodiy, B.V Safronov, and V.P Balkasin, “Values of the absorption efficiency factor of a thin metal cylinder in the microwave band”, Journal of Communication Technology and Electronics, 48, 1240 (2003).
A. Akhmeteli, N. Kokodiy, B. Safronov, I. Priz, and A. Tarasevitch, “Efficient non-resonant absorption of electromagnetic radiation in thin cylindrical targets: Experimental evidence”, Proc. of SPIE, 10185, 101850I (2017). https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85022326725&origin=resultslist
N.G. Kokodii, M.V. Kaydash, and V.A. Timaniuk, “Interaction of electromagnetic radiation with a thin metal wire in the case of a glancing incident wave”, Journal of Communication Technology and Electronics, 62, 205 (2017). https://elibrary.ru/item.asp?id=28918056
H.C. van de Hulst. Light Scattering by Small Particles. (NY, London, 1957). 536 p.
M. Kerker, The scattering of light and other electromagnetic radiation. (Academic Press, NY and London, 1969). pp. 671.
M.G. Kokodii, S.L. Berdnik, V.O. Katrich, M.V. Nesterenko, and M.V. Kaydash, Pressure of electromagnetic radiation on a linear vibrator, East European Journal of Physics, 4, 172 (2021). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-23
M. Kokodii, S. Berdnik, V. Katrich, M. Nesterenko, I. Priz, A. Natarova, V. Maslov, and K. Muntian, Measurement of microwave radiation pressure on thin metal fibers, Ukrainian Metrological Journal, 4, 45 (2021), https://doi.org/10.24027/2306-7039.4.2021.250413
Авторське право (c) 2022 М.Г. Кокодій, В.О. Катрич, С.Л. Бердник, М.В. Нестеренко, В.О. Маслов, І.О. Приз
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
