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.
In physics, Babinet's principle states that the diffraction pattern from an opaque body is identical to that from a hole of the same size and shape except for the overall forward beam intensity. It was formulated in the 1800s by French physicist Jacques Babinet. A quantum version of Babinet's principle has been derived in the context of quantum networks.
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.
where Zmetal and Zslot are input impedances of the metal and slot radiating pieces, and is the intrinsic impedance of the media in which the structure is immersed. In addition, Zslot is not only the impedance of the slot, but can be viewed as the complementary structure impedance (a dipole or loop in many cases). In addition, Zmetal is often referred to as Zscreen where the screen comes from the optical definition. The thin sheet or screen does not have to be metal, but rather any material that supports a (current density vector) leading to a magnetic potential One issue with this equation, is that the screen must be relatively thin to the given wavelength (or range thereof). If it is not, modes can begin to form or fringing fields may no longer be negligible. For a more general definition of Eta or intrinsic impedance, Note that Babinet's principle does not account for polarization. In 1946, H. G. Booker published Slot Aerials and Their Relation to Complementary Wire Aerials to extend Babinet's principle to account for polarization (otherwise known as Booker's Extension). This information is drawn from, as stated above, Balanis's third edition Antenna Theory textbook.