1. Riflessione e trasmissione
* Cavità del conduttore perfetto: Se la cavità è formata da pareti che conducono perfettamente, l'onda TEM verrà completamente riflessa. Questo perché il campo elettrico dell'onda non può penetrare un conduttore perfetto, costringendo l'onda a invertire la direzione. Non si verifica alcuna trasmissione.
* Cavità conduttiva parzialmente: Per una cavità con pareti parzialmente conduttori, l'onda sarà parzialmente riflessa e parzialmente trasmessa. La quantità di riflessione e trasmissione dipende dalla conduttività delle pareti e dalla frequenza dell'onda. Una maggiore conduttività porta a una maggiore riflessione e frequenze più elevate tendono a penetrare in meno.
2. Risonanza
* Resonanza della cavità: Se le dimensioni della cavità sono paragonabili alla lunghezza d'onda dell'onda TEM, la cavità può fungere da cavità risonante. Ciò significa che alcune frequenze dell'onda saranno preferenzialmente assorbite e conservate all'interno della cavità, portando a un accumulo di energia all'interno. Le frequenze risonanti sono determinate dalle dimensioni e dalla forma della cavità.
* Modalità: Le cavità risonanti possono supportare diverse modalità risonanti, ognuna con la propria distribuzione di campo unica all'interno della cavità.
* Q Factor: Il fattore di qualità (Q) della cavità misura il modo in cui memorizza in modo efficiente energia. Un fattore Q elevato indica che la cavità immagazzina energia per un tempo più lungo, mentre un fattore Q basso indica che l'energia viene rapidamente dissipata.
3. Propagazione della guida d'onda
* Modalità di guida d'onda: Se la cavità è una guida d'onda (un conduttore cavo con una sezione trasversale specifica), l'onda TEM può propagare attraverso la guida d'onda in modalità specifiche. Queste modalità sono determinate dalla geometria della guida d'onda e dalla frequenza dell'onda.
* Frequenza di taglio: Per ogni modalità, esiste una frequenza minima (frequenza di cut-off) al di sotto della quale la modalità non può propagare. Ciò significa che solo alcune frequenze possono propagare all'interno di una guida d'onda.
4. Dissipazione energetica
* muri di perdita: Nelle cavità del mondo reale, le pareti non sono conduttori perfetti e hanno un po 'di conducibilità finita. Ciò si traduce in parte dell'energia dell'onda TEM dissipata come calore all'interno delle pareti.
5. Applicazioni:
* Circuiti a microonde: Le cavità risonanti sono ampiamente utilizzate nei circuiti a microonde, come filtri, oscillatori e amplificatori.
* Acceleratori di particelle: Le cavità sono componenti essenziali degli acceleratori di particelle, dove vengono utilizzate per accelerare le particelle cariche usando campi elettromagnetici.
* Imaging medico: La risonanza magnetica (MRI) utilizza forti campi magnetici e onde radio per creare immagini del corpo umano.
In sintesi:
Il comportamento di un'onda TEM che incontra una cavità è complesso e dipende da molti fattori. Tuttavia, i concetti chiave includono la riflessione, la trasmissione, la risonanza, la propagazione della guida d'onda e la dissipazione dell'energia. Comprendere questi concetti è cruciale per la progettazione e l'analisi di vari dispositivi e sistemi elettromagnetici.
