Рефракция электромагнитных волн

Под рефракцией здесь понимаем плавное изменение направления луча, показывающего путь вектора Пойнтинга в среде с гладко изменяющимся коэффициентом преломления п.

На рис. 25.8, а и б в среде 1 е_{г (} = const; в среде 2 на рис. 25.8, a t_r2 плавно возрастает вдоль оси г, а на рис. 25.8, б е,₂ плавно уменьшается. В каждой точке среды в соответствии со вторым законом Снеллиуса.

Рис. 25.8.

луч на рис. 25.8, а поворачивается немного вверх, а на рис. 25.8, б немного вниз. Особенно существенно рефракция проявляется при распространении электромагнитных волн в плазме.

Земля окружена двумя сферическими слоями — тропосферой и ионосферой (рис. 25.8, в).

В тропосфере сосредоточено около 80% массы воздуха. Верхняя граница ее находится примерно на расстоянии 15 км от поверхности земли. Тропосферный слой почти не оказывает влияния на распространение электромагнитных волн.

Иначе ведет себя ионосфера. Нижняя граница ее находится примерно на расстоянии 60 км от поверхности земли. Толщина ионосферного слоя несколько сот километров.

В ионосфере разреженный газ ионизирован рентгеновским и ультрафиолетовым излучением солнца. Свойства этого слоя зависят от концентрации свободных электронов, температуры, земного магнетизма и от частоты электромагнитной волны, распространяющейся в ионосфере (плазме). Коэффициент преломления плазмы п при удалении от поверхности земли уменьшается и в некоторой точке, в которой резонансная частота плазмы <�в₀ становится равной частоте <�о электромагнитной волны, коэффициент преломления п становится равным нулю. При этом луч сначала принимает горизонтальное положение в точке а (рис. 25.8, г), а затем направляется к земле.