Захоплення електромагнітних хвиль декорованими мікромеханічними (гранульованими) системами

Abstract

Запропоновано підхід до створення умов для захисту від електромагнітних випромінювань на основі положень сучасної фотоніки, в якій роль основного елемента відіграють декоровані мікромеханічні (зернисті) матеріали. Вивчається хвильовий транспорт у горизонтальному ланцюгу, що складається з ізольованих однакових частинок — гранул, за умови, що частинки контактують одна з одною щільно, без розривів, а також зазнають орієнтованого попереднього стиснення, сконфігурованого вздовж осі ланцюга, що не порушує топологічний порядок. Таким чином, система має вигляд сегментів, що чергуються по горизонталі, заповнених недеформованими частинками та зонами їхнього взаємного перекриття (так звана шарувато-періодична структура). Показано, що в такій системі зі зменшенням частоти відповідні компоненти в спектрі зміщуються до нижньої межі забороненої зони. Цей стан не відповідає умовам поширення. Тому в розглянутій моделі, яка відповідає реальному прототипу (декорований домішками, або такий, що містить дефекти зернистий ланцюжок), електромагнітна хвиля ніби «захоплюється» декорувальною частинкою або дефектом і «затримується» в деяких масштабах власного оточення. Розуміння фізичних властивостей гранульованих систем є необхідним елементом технологій для маніпулювання їхніми властивостями та використання їх у багатьох галузях промисловості та науки. Значна частина досліджень спрямована на вивчення взаємодії зовнішніх полів (звукових, електромагнітних) з гранульованими (дискретними) системами. Тому теоретичне моделювання взаємодії електромагнітних хвиль, навіть з низькорозмірною системою дискретних центрів, є корисним інструментом на шляху до розуміння загальних фізичних процесів та їхнього використання в задачах електромагнітного захисту. На цьому шляху і з вказаною метою розглянуто задачу про поширення електромагнітної хвилі в шаруватій періодичній структурі (ШПС), з різними фізичними властивостями шарів (такими, скажімо, як діелектрична проникність).

In this paper, we propose an approach to the protection against electromagnetic radiation based on the provisions of modern photonics, in which the role of the main element is played by decorated micro-mechanical (granular) materials. The wave transport in a horizontal chain composed of isolated identical particles — granules under the condition that particles contact each other tightly, without breaks, and also experience oriented precompression, configured along the chain axis, which does not violate the topological order will be studied . The system thus looks like horizontally alternating segments filled with undeformed particles and areas of their mutual overlap (so-called layered-periodic structure). It is shown that in such a systems with a decrease in the frequency of the corresponding defect, the corresponding components in the spectrum shift to the lower boundary of the band gap. This state does not correspond to the propagating models, and so in our model, which, however, corresponds to a real prototype (decorated granular chain), an electromagnetic wave is “captured” by a defect, and “arrested” in some scales of its own vicinity. Understanding the physical properties of granular systems is a necessary element of technologies for manipulating their properties and using them in many industries and sciences. A significant part of the research is aimed at studying the interaction of external fields (sound, electromagnetic) with a granular system. Therefore, theoretical modeling of the interaction of electromagnetic waves, even with a low-dimensional system of discrete centers, is a useful tool on the way to understanding general physical processes and their use in electromagnetic protection problems. On this way, the problem of the propagation of an electromagnetic wave in a layered periodic structure (LPS), with different physical properties (dielectric permittivity) of the layers will be considered .