• 締切済み

FDTDの平面波について

2次元のFDTDの光散乱解析プログラムを作成していますが疑問に思ったことがあります。 真空空間から平面波を励起させ、散乱体にあてることを考えています。真空伝播のところはよいのですが、散乱体のところの波は波の式中の光速を屈折率で割る必要はあるのでしょうか? フィールド設定ルーチンのところで散乱体の箇所には誘電率、導電率、透磁率を入力してあるのですがグラフにしてみると波が真空空間と同じ挙動なっており反射していないようです。 励起の仕方はTMを仮定し、CW波を全空間にあたえています。 どなたかわかる方よろしくお願いいたします。

みんなの回答

noname#235817
noname#235817
回答No.1

>波が真空空間と同じ挙動なっており 波を与えても、散乱体をそのまま透過しているということでしょうか? >散乱体のところの波 これは、具体的にはどの部分のことを言っているのですか? どういう状況かがよく分からないのですが、少なくとも光(平面波?)の反射を考えるときは、散乱体の屈折率も当然考慮に入れる必要があると思うのですが.. 屈折率をフィールドに設定する、つまり真空中の光速を散乱体の屈折率で割れば、反射波が観測できると予想するなら、まず自分で試してみてはいかがでしょうか? あまり力になれなくて申し訳ありませんが、参考までに。

関連するQ&A

  • FDTD法での屈折率の定義

    FDTD法を用いて平面波を入射させて散乱体の電磁界のモデリングを行いたいと思い、FDTD法を勉強中です。 その際、自由空間(空気中)に置かれた散乱体(氷(水)を扱っています)の性質の定義で誘電率、導電率、透磁率を設定する事はマクスウェルの方程式から理解できるのですが、水は屈折率がありますが、屈折率はいったいどこで定義され計算されるのでしょうか?まだまだ勉強中のためいまいちわかっていません。どなたかわかる方がいらっしゃったら教えて下さい。

  • 平面波の伝播について

    問題:ある誘電体中をx方向に伝播する周波数1Ghzの正弦波振動の平面波がある。今電界成分がy方向にのみ存在しEy=50cos(ωt+π)で表される。ただし、誘電体の透磁率は真空中と同じとする。真空中の光速は3×10^8とする このときの平面波の伝播速度はどのように求めるのでしょうか?どなたかご教授ください

  • FDTD法での複素誘電率取り扱い方

    FDTD法で電子レンジ内の被加熱体の吸収電力を解析をしています。 牧田さんの「マイクロ波解析技術の開発」という論文を参考にしてとりくんでいるのですが、 複素誘電率の取り扱いの方法がわからず足踏みしています。 Fortranでプログラムを書いているのですが、 誘電率を複素数型で宣言して複素誘電率の値を代入してやるだけで良いのでしょうか? また、被加熱体の導電率や透磁率はどのような値となるのでしょうか? どなたかわかる方がいらっしゃたら教えてください。

  • 光速度と運動速度について

    光速度と運動速度について     よく誤解されることがあるので予め...     私は反相対論者などではありません。 何とか理解しようと努力しているのですが     考えれば考えるほど疑問が出てきてしまいます。 それを質問させていただきたいの     です。   (1)アインシュタインの特殊相対性理論では、いかなる観測者からも光速は不変という    ことのようですが、「MM実験の結果を受け入れれば」という仮定であって、なぜそうな    るのか?については言及していないそうです。    考えては見ましたが、全く不可解で、波の伝播のようでもあるし、動いている系では    ベクトル合成しているようにも見える。 しかしどの系からも光速Cで観測される。    この理由(なぜそうなるのか)?について、研究又は言及されている方はいらっしゃい    ますか?   (2) 光は電磁波と同じもので波長が異なるだけだと言います。     従って真空の場合はその誘電率と透磁率から計算すると光速Cの値がポンと出て     きてしまいます。(私も計算してみました)      (ただ何故そのような値をとるのか?は全く理解できませんでした。)        誘電率は電場になりやすさ、透磁率は磁場になりやすさですから真空にはこれらの     逆数に相当する抵抗があって、それが光速を固定してしまうことは理解できます。     しかしこれは光を波とした場合の「伝播速度」で隣接への影響が1秒間でどこまで     伝わるか? ということだと思います。     一方「運動速度」というのは、単位時間内にどれくらいの距離を移動したか?です。     この二つの速度を直接比べるというのは変ではないか?と疑問を抱いたのですがい     かがなものでしょうか?     確かに単位は同じですが、事象の本質が全く違うような気がするのですが...     「如何なるものも光速を超えられない」というのは光に質量が無く他のものに質量が     あれば最も動かしやすいのは光しか無いので頷けます。     ただこれは光を粒として見て、質量のあるものと競争させることが出来た場合で、波     の伝播速度と運動速度を直接比較するというのは違和感があります。   

  • 電磁気学

    非誘電率がε✳=2.25で比透磁率がu✳=1.00の媒質中を周波数がf=2.00×10(8)Hzの電磁波が 伝播するとき、この電磁波の波長を計算する。 ただし、真空中の光速はc=3.00×10(8)m/s この問題がわかる方いらっしゃいますか? いらしたら解答の程宜しくお願いします!

  • 電磁波吸収に使用する磁性材料と、複素透磁率について

    ご覧いただきありがとうございます。 電磁波吸収の方法について調べていたのですが、おおまかに透磁率、誘電率、導電率を用いた方法があると学びました。 この中の透磁率についてなのですが、多くは軟磁性体を用いていると思います。 (1)硬磁性体が使われない理由とはなんでしょうか? →電磁波で磁界の波が着ても、硬磁性体では磁束密度があまり変わらないからでしょうか。 また、複素透磁率について (2)虚部のグラフを見ると、2つピークがあるようですが、これは磁壁共鳴ともうひとつは何の共鳴なのでしょうか? おひとつでも答えていただけますと助かります。 よろしくお願いします。

  • FDTDの数値計算について

    光波の伝搬の計算としてFDTD法を用いる事を考え、Scilabを用いた1次元のFDTD法をまず行うことを考えています。想定する状況は左端に光源があり、空気(屈折率1)を伝搬するという単純なものです。 そこでプログラムを以下のようにしました。 各パラメータは波長ramuda=500*10^-9,dz=ramuda/20,dt=dz/c,透磁率と誘電率mu=ep=1としています。 Hy(1:M)=0; Ex(1:M+1)=0; For n=1:N, Ex(1)=sin(n*dt*c/ramuda); Hy=Hy-dt./mu.*diff(Ex)/dz; Ex(2:M)=Ex(2:M)-dt./ep.*diff(Hy)/dz; end 宇野先生や橋本先生、小舘先生などの本を読む限り条件等はこれでよいはずなのですが、全く伝搬するような計算ができませんでした。数値計算自体慣れていないため、足りない部分があるかと思いますが全く見当がつきませんでした。どうか何が足りていない、何が間違っているなどありましたらご指摘いただきけないでしょうか。

  • 電波の境界での減衰について

    2つの異なる媒質(例えば媒質1:比誘電率40,導電率1,比透磁率1,媒質2:比誘電率1,導電率0,比透磁率1)間で電波が媒質1から媒質2へ伝搬する時の電力の減衰と媒質2から媒質1へ伝搬する時の電力の減衰は等しくなるのでしょうか?? 電波の入射角度と屈折角度の関係は等しくなると思うのですが・・・ 宜しく御願い致します.

  • 光線は磁力で曲がるか?

    光線は誘電率の異なる物質間の界面を透過すると、光子の運動速度をCよりも遅くさせ、運動方向を曲げ屈折します。では透磁率の異なる場合、磁界の加わった場合、光線は曲がるのでしょうか?現象があったら教えてください。  たとえば太陽では強い光線と強い磁力があり、静磁界、交番高周波磁界などもありそうですが、太陽自身の光線もその他の恒星が発した光線も曲げていないように思います。そこから発想すると物理の光の定義に問題があるように感じます。  たとえば屈折率の定義から透磁率と誘電率の働きは電波に対して等価であるとわかります。  屈折率n=c/v=sqrt(εμ/ε₀μ₀) となっているので、数式中の位置が同一な誘電率εと透磁率μの働き方は同一のはずですが、太陽の磁力で曲がらない光線の現象を比べれば光線の曲がり方に透磁率や磁界が無関係のようです。  光は磁界と電界を励起して空間を伝搬する電磁波の仲間とされて物理では考えられてきましたが、光の実際は磁界と無関係なのではないでしょうか。もし光が電磁波の仲間なら太陽の周辺の磁界や、地球上の磁界や透磁率の違いで光線の進行方向が曲がるべきでしょう。でも聞いたことがありません。  一方光の仲間と考えれれてきた高周波電波はフェライトの透磁率で曲がるようですので、光の現象と高周波電波の現象は異なるように見えます。  

  • 屈折率と波長と周波数の関係について

    はじめまして。 ちょっと困っているので助けてください。 屈折率は入射光の波長に依存しますよね? 一般的な傾向として、波長が長くなると 屈折率は小さくなりますよね? それで、このことを式で説明しようとしたんですが、 屈折率は真空の光速と媒質中の光速の比なので、 n=c/v 媒質中の光の速度、位相速度は v=fλ で、周波数と波長に依存します。 ところが!波長と周波数は逆数の関係なので、 この二つの式を使ってしまうと 屈折率が波長に依存しないことになってしまうのです・・・。 どうかこのあたりの説明をおしえてくださいませんか。 よろしくお願いいたします。