Кіріспе

Қосымша антенна түрлерінің эквиваленттілігі. Физикада Бабине принципі бойынша, жарық өткізбейтін дененің дифракциялық суреті, оның жалпы алға бағытталған сәуле қарқындылығынан басқа, сол өлшемдегі және пішіндегі тесіктің дифракциялық суретімен толық сәйкес келеді. Бұл принцип 1800 жылдары француз физигі Жак Бабине жасаған. Кванттық желілер контекстінде Бабине принципінің кванттық нұсқасы турастырылған.

Түсіндірме

B – бастапқы дифракциялық дене, ал B' – оның толықтырғышы, яғни сәулені өткізетін дене. B және B' тудырған сәулелену үлгілерінің қосындысы кедергісіз сәуленің сәулелену үлгісімен сәйкес келуі керек. Бұзылмаған сәуле жете алмайтын жерлерде, B және B' тудырған сәулелену үлгілерінің фазалары қарама-қарсы, ал амплитудалары тең болуы тиіс. Белгілі мөлшері мен пішіні бар апертуралар мен денелердің дифракциялық үлгілері, өлшенетін нысанның үлгісімен салыстырылады. Мысалы, қызыл қан жасушаларының мөлшерін олардың дифракциялық үлгісін кішкентай тесіктер тізбегімен салыстыру арқылы анықтауға болады. Бабинет принципінің бір салдары – экстинкция парадоксы, ол дифракция шегінде бөлшектен сәуледен алынған сәуле, бөлшектің көлденең қимасы мен ағынының екі есесіне тең дейді. Бұл себебі, сіңірілген немесе шағылған сәуленің мөлшері бөлшектің көлденең қимасы арқылы өтетін ағынға тең, бірақ Бабинет принципі бойынша алға қарай дифракцияланған жарық, бөлшектің пішіндегі тесіктен өтетін жарыққа ұқсас; демек, алға қарай дифракцияланған жарықтың мөлшері де бөлшектің көлденең қимасы арқылы өтетін ағынға тең. Бұл принцип көбінесе оптикада қолданылады, бірақ электромагниттік сәулеленудің басқа түрлері үшін де дұрыс, және шын мәнінде, толқын механикасындағы дифракцияның жалпы теоремасы болып табылады. Бабинет принципінің ең көп қолданылатын жағдайы – өлшем мен пішіннің сәйкестігін анықтау мүмкіндігі.

Демонстрациялық эксперимент

Эффектті лазерді пайдаланып оңай байқауға болады. Бірінші, жұқа (шамамен 0,1 мм) сымды лазер сәулесіне қойып, дифракциялық суретін қараңыз. Содан кейін лазерді тар жарықтан өткізгендегі дифракциялық суретін қараңыз. Жарықтарды лазерлік принтер немесе фотокөшіргіш арқылы мөлдір пластик пленкаға басып шығару арқылы немесе шамның жалынында қаралаған шыныға инемен сызық жүргізу арқылы жасауға болады.

Радиожиілік құрылымдардағы Бабине принципі

Бабинет принципі антенналық инженерияда қосымша импеданстарды табу үшін қолданылуы мүмкін. Принциптің салдары: мұнда Zmetal және Zslot металл және ойық сәулелендіретін элементтердің кіріс импеданстары болып табылады, ал η – құрылымның орналасқан ортаның ішкі импедансы. Сонымен қатар, Zslot тек ойықтың импедансы ғана емес, оны қосымша құрылымның импедансы ретінде қарастыруға болады (көп жағдайда диполь немесе контур). Zmetal көбінесе экран оптикалық анықтамасынан шыққан Zscreen деп аталады. Жұқа жапырақ немесе экран металл болуы міндетті емес, керісінше, (ток тығыздығы векторы) арқылы магниттік потенциалды тудыратын кез келген материал болуы мүмкін. Бұл теңдеудің бір мәселесі – экранның берілген толқын ұзындығына (немесе оның диапазонына) салыстырмалы түрде жұқа болуы керек. Әйтпесе, режимдер пайда болуы мүмкін немесе шеттік өрістер енді елеусіз деп қарастырылмауы керек. η немесе ішкі импеданс туралы толық анықтама үшін, Бабинет принципі поляризацияны ескермейтінін ескеріңіз. 1946 жылы Х.Г. Букер поляризацияны есепке алу үшін Бабинет принципін кеңейтетін «Slot Aerials and Their Relation to Complementary Wire Aerials» еңбегін жариялады (бұл Букердің кеңейтуі ретінде де белгілі). Бұл ақпарат жоғарыда айтылғандай, Balanis-тің «Antenna Theory» оқулығының үшінші басылымынан алынған.