Reflexión electromagnética/Índice/Anexos y demostraciones

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Español

Anexos

Demostración Ecuación 3.19

εi=ε0εr
μ=μ0μr
z<0=ε1,G1,μ1
z>0=ε2,G2,μ2
εi=Hi
Hi=Bi sin(90  θi)
Bi=ωμiεi
εr=Hr
Hr=Br sin(90  θr)
Br=ωμrεr
εt=Ht
Ht=Bt sin(90  θt)
Bt=ωμtεt
εi+εr=εt
εi=εr+εt
εr=εi  εt
εt=εi  εr
εi=εi  εt+εi  εr
εr + εt=εi  εt+εi  εr
Brsin(θr)+Btsin(θt)=Bisin(θi)Btsin(θt)+Bisin(θi)Brsin(θr)
θ=Brsin(θr)+Btsin(θt)+Bisin(θi)Btsin(θt)+Bisin(θi)Brsin(θr)
θr= Biθr = θi
Btsin(θt)Bisin(θi)=ωμrεrsin(θr)ωμtεtsin(θt)+ωμiεisin(θi)ωμtεtsin(θt)
ωμtεtsin(θt)ωμiεisin(θi)=ωμrεrsin(θr)ωμtεtsin(θt)+ωμiεisin(θi)ωμrεrsin(θr)
ω(μtεtsin(θt)ωμiεisin(θi))=2ωμrεrsin(θr)(ωμtεtsin(θt)+ωμiεisin(θi))
η1=μiεi=μrεrη2=μtεt
ω(η2sin(θt)η1sin(θi))=ωBisin(θi)+ωBrsin(θr)ω(η2sin(θt)+η1sin(θi))
ω(η2sin(θt)η1sin(θi))(η2sin(θt)η1sin(θi))=(ω+ωBrsin(θr))ωBisin(θi)
Γ||=ErEi=η2sinθtη1sinθiη2sinθt+η1sinθi

Demostración del ángulo de Brewster

Es importante mencionar que se demostrará en distintos espacios se probará:

En primer lugar, es cuando la permitividad sea distinta en ambos medios. para demostrar se usan las ecuaciones 3.27 y 3.19 que relacionan la premitividad distinta
sin(θB)=ε1ε1+ε2 Ec. 3.27

Γ=η2sinθtη1sinθiη2sinθt+η1sinθiEc. 3.19

0=η2sinθtη1sinθiη2sinθt+η1sinθi

0=η2sinθtη1sinθi

μ2ε2sinθt=μ1ε1sinθi

μ2ε1sinθt=μ1ε2sinθi

μ2ε1sin2θt=μ1ε2sin2θi

μ1ε2μ2ε1sin2θi=sin2θt

μ1ε2μ2ε1sin2θi=(1cos2θt)

μ1ε2μ2ε1sin2θi=1μ1ε1μ2ε2cos2θi

(μ1ε2μ2ε1μ1ε1μ2ε2)sin2θi=1μ1ε1μ2ε2

μ1μ2(ε2ε1ε1ε2)sin2θi=1μ1ε1μ2ε2

sin2θi=μ2μ1ε1ε2ε2ε1ε1ε2

sinθi=μ2μ1ε1ε2ε2ε1ε1ε2

Para el angulo de brewster se puede considerar que: μ2=μ1

sinθi=1ε1ε2ε2ε1ε1ε2

sinθi=ε2ε1ε2ε22ε12ε1ε2

sinθi=ε1(ε2ε1)ε22ε12

sinθi=ε1(ε2ε1)(ε2ε1)(ε2+ε1)

En este punto se demostró de donde sale la ecuacion 3.27 cuando μ2=μ1

sin(θB)=ε1ε1+ε2

En segundo lugar, para el caso en el que la onda se propague en el espacio libre se usa la ecuacion 3.28 y la 3.24.

sin(θB)=εr1εr21Ec. 3.28

Γ=εrsinθi+εrcos2θiεrsinθi+εrcos2θiEc. 3.24

Polarización vertical

0=εrsinθi+εrcos2θiεrsinθi+εrcos2θi

0=εrsinθi+εrcos2θi

εrsinθi=εrcos2θi

(εrsinθi)2=εrcos2θi

εr2sinθi2=εrcos2θi

εr2sinθi2=εr+sin2θi1

εr2sinθi2sin2θi=εr1

(εr21)sin2θi=εr1

sin2θi=εr1εr21

En este punto se demostró de donde sale la ecuacion 3.28 par el uso en espacio libre.

sinθi=εr1εr21


Demostración de la ecuación 3.20

La demostración de la ecuación presentada en el libro Rappaport, la ecuación 3.20

ErEi=η2sinθtη1*sinθiη2sinθt+η1*sinθi

Partiendo de la ecuacion presentada anteriormente, empezaremos a hacer el analisis mediante la grafica b de la pagina 452 del libro de Matthew.

εi=ε0+εr

z<0=ε1,G1,μ1
z>0=ε2,G2,μ2

εi=Hi
Hi=Bi sin(θi)
Bi=ωμiεi

εr=Hr
Hr=Br sin(θr)
Br=ωμrεr

εt=Ht
Ht=Bt sin(θt)
Bt=ωμtεt

Ei+Er=Et
Ei=Er+Et
Er=Ei  Et
Et=Ei  Er
Ei=Ei  Et+Ei  Er
Er +Et=Ei  Et+Ei  Er

Brsin(θr) + Btsin(θt) = Bisin(θi)  Btsin(θt) + Bisin(θi)  Brsin(θr) 
0=Brsin(θr) + Btsin(θt) + Bisin(θi)  Btsin(θt) + Bisin(θi)  Brsin(θr)
θr = θi
Btsin(θt)  Bisin(θi) =  ωμrεrsin(θr)  ωμtεtsin(θt) + ωμiεisin(θi)  ωμtεtsin(θt) 
ωμtεtsin(θt)  ωμiεisin(θi) = ωμrεr sin(θr) ωμtεtsin(θt)+ωμiεisin(θi)  ωμrεr sin(θr) 
ω(μtεtsin(θt)  ωμiεisin(θi)) =2 ωμrεr sin(θr) ω(μtεtsin(θt)+ωμiεisin(θi)) 
η1=μiεi

η2=μtεt
ω(η2sin(θt)η1sin(θi))=ωi sin(θi)+ωrsin(θr) ω(η2sin(θt)+η1sin(θi))
ωsinθi(η2sinθtη1sinθi) / η1 sinθi +sinθt = ω+ωBrsinθr

η2sinθtη1sinθi)/(η1sinθi+η2sinθt)=Brsinθr/Bisinθi

Ei=Bisinθi
Er=Brsinθr
Realizando los cambios correspondientes obtendremos la siguiente ecuacion:
ΓI=εrεi=η2sin(θt)η1sin(θi))η2sin(θt)+η1sin(θi))


Demostración ecuación 3.24

η1=μϵ0*η2=μϵ2

ϵ0μ0sin90θi=ϵ2μ0sin90θt

μ0ϵ0μ0ϵ2sin(90θi)=sin(90θt)

ϵ0ϵ2sin(90θi)=sin(90θt)

Entidades trigonométricas

sin(90θi)=cosθi

cos2θi=1sin2(90θi)

(ϵ0ϵ2*cosθi=cosθt)2

ϵ0ϵ2cos2θi=cos2θt

ϵ0ϵ2cos2θi=1sin2(θt)

sin2(θt)=1ϵ0ϵ2cos2θi

(ϵ2ϵ0)sin2(θt)=1ϵ0ϵ2cos2θi(ϵ2ϵ0)

Permitividad del vacío:

ϵr=ϵ2ϵ0

ϵrsin2θt=ϵrcos2θi

(ϵrsin2θt=ϵrcos2θi)

ϵrsinθt=ϵrcos2θi

Γ||=η2sinθtη1sinθiη2sinθt+η1sinθi

Γ||=ϵrcos2θiϵrsinθiϵrcos2θi+ϵrsinθi

Γ||=ϵrsinθi+ϵrcos2θiϵrcos2θi+ϵrsinθi

Se demuestra la ecuación 3.24

ESTE PROGRAMA REALIZA LA OPERACIÓN DE LA FUNCIÓN GAMA

import keyword;
#keyword.iskeyword('pass')
import keyword
import math
from Lxtx2 import *
print('Coeficiente de reflexión')
print('presione 1 para continuar')
S=int(input())
if (S==1):
    print('ingrese Efectividad relativa:') 
    Er=int(input())
    print('ingrese theta: ')
    T=int(input())
   
    #print (Er, T)
    Gamma(Er,T)

(
import keyword;
keyword.iskeyword('pass')
import keyword
import math 

def Gamma(Er,T):\\

    print (&quot;en grados es:&quot;, math.radians(T))

    n=(math.sin(math.radians(T))- math.sqrt(Er-(math.cos(math.radians(T))**2))) 
    d=(math.sin(math.radians(T))+ math.sqrt(Er-(math.cos(math.radians(T))**2))) 
     divi=n/d
    posi=abs(divi)
    print(&quot;Gama perpendicular es:&quot;,posi)
(
import keyword;
keyword.iskeyword('pass')
import keyword
import math 

def Gamma(Er,T):
    print (&quot;en grados es:&quot;, math.radians(T))
    n=(-Er*math.sin(math.radians(T))+ math.sqrt(Er-(math.cos(math.radians(T))**2))) 
    d=(Er*math.sin(math.radians(T))+ math.sqrt(Er-(math.cos(math.radians(T))**2
    divi=n/d
    posi=abs(divi)
    print(&quot;Gama paralelo es:&quot;,posi)
    )