Ona superficial
En física, una ona superficial és una ona mecànica que es propaga a lo llarc de l'interfase entre mijos diferents. Un eixemple comú són les ones de gravetat a lo llarc de la superfície de líquits, com les ones oceàniques. Les ones gravitacionals també poden ocórrer dins de líquits, en l'interfaç entre dos decorreguts en diferents densitat. Les ones superficials elàstiques poden viajar a lo llarc de la superfície de sòlits, com les ones de Rayleigh o les ones de Love. Les ones electromagnètiques també poden propagar-se com a «ones superficials» en el sentit de que poden ser guiades a lo llarc d'un índex de refracció gradient o a lo llarc d'un interfaç entre dos mijos en diferents constants dielèctriques. En radi transmissió, una ona terrestre és una ona guiada que es propaga prop de la superfície de la Terra.[1]
Ones mecàniques
[editar | editar còdic]En la sismologia, es troben varis tipos d'ones superficials. Les ones superficials, en este sentit mecànic, són comunament conegudes com a ones de Love (ones L) o Rayleigh. Una ona sísmica és una ona que es propaga a través de la Terra, a sovint com a resultat d'un terremot o una explosió. Les ones de Love tenen un moviment transversal (el moviment és perpendicular a la direcció de propagació, com les ones de llum), mentres que les ones de Rayleigh tenen tant un moviment llongitudinal (el moviment és paralel a la direcció de propagació, com les ones de sò) com a travesser. Les ones sísmiques són estudiades per sismólogos i mides per un sismógraf o sismómetro. Les ones superficials comprenen un ampli ranc de freqüències, i el periodo de les ones més amoladores sol ser de 10 segons o més. Les ones superficials poden viajar al voltant del globo vàries voltes en els terremots més grans. Les ones superficials es generen quan les ones P i S apleguen a la superfície.
Eixemples són les ones en la superfície d'aigua i aire (ones oceàniques superficials). Un atre eixemple són les ones internes, que poden transmetre's a lo llarc de l'interfaç de dos masses d'aigua de diferent densitat.
En la teoria de la fisiologia auditiva, l'ona viagera (TW) de Von Békésy, va resultar d'una ona superficial acústica de la membrana basilar en el conducte coclear. La seua teoria pretenia explicar totes les característiques de la sensació auditiva per estos fenomens mecànics passius. Jozef Zwislocki, i més tart David Kemp, varen demostrar que açò és poc realiste i que es necessita una retroalimentación activa.
Ones electromagnètiques
[editar | editar còdic]Les «ones terrestres» són ones de radi que es propaguen paraleles i adjacents a la superfície de la Terra, seguint la curvatura de la Terra. Esta ona terrestre radiativa és coneguda com a ona superficial de Norton, o més pròpiament ona terrestre de Norton, perque les ones terrestres en la propagació de ràdio no estan confinades a la superfície.
Un atre tipo d'ona superficial és l'ona no radiativa de modo confinat «ona superficial de Zenneck» o «ona superficial de Zenneck-Sommerfeld».[2][3][4][5][6] La Terra té un índex de refracció i l'atmòsfera té un atre, constituint una interfase que soporta la transmissió de l'ona de Zenneck guiada. Atres tipos d'ones superficials són l'ona superficial atrapada,[7] l'ona deslisant i les ones superficials de Dyakonov (DSW) que es propaguen en l'interfaç de materials transparents en diferent simetria.[8][9][10][11] A banda d'estes, s'han estudiat varis tipos d'ones superficials per a llongituts d'ona òptiques.[12]
Teoria de camps de microones
[editar | editar còdic]Dins de la teoria de camps de microones, l'interfaç d'un dielèctric i un conductor soporta la «transmissió d'ones superficials». Les ones superficials han segut estudiades com a part de llínees de transmissió i algunes poden considerar-se com llínea de transmissió d'un sol fil.
Les característiques i usos del fenomen de l'ona superficial elèctrica inclouen:
- Els components del camp de l'ona disminuïxen en la distància des de l'interfaç.
- L'energia electromagnètica no es convertix del camp de l'ona superficial a una atra forma d'energia (llevat en ones superficials en pèrdues)[13] de modo que l'ona no transmet potència normal a l'interfaç, és dir, és evanescente en eixa dimensió.[14]
- En cable coaxial ademés del modo TEM, també existix un modo travesser-magnètic (TM)[15] que es propaga com una ona superficial en la regió al voltant del conductor central. Per a coaxials d'impedència comuna, este modo està efectivament suprimit, pero en coaxials d'alta impedència i en un conductor central únic sense blindage extern, se soporta una propagació de baixa atenuació i molt banda ampla. L'operació de la llínea de transmissió en este modo es diu E-Line.
Polaritón de plasmones superficials
[editar | editar còdic]
El polaritón de plasmones superficials (SPP) és una ona electromagnètica superficial que pot viajar a lo llarc d'un interfaç entre dos mijos en diferents constants dielèctriques. Existix baix la condició de que la permitividad d'un dels materials[6] que formen l'interfaç siga negatiu, mentres que l'atra és positiva, com és el cas de l'interfaç entre l'aire i un mig conductor en pèrdues per baix de la freqüència de plasma. L'ona es propaga paralela a l'interfaç i decau exponencialment en direcció vertical, una propietat anomenada evanescencia. Ya que l'ona està en el llímit d'un conductor en pèrdues i un segon mig, estes oscilacions poden ser sensibles a canvis en el llímit, com l'adsorció de molècules per la superfície conductora.[16]
Ona superficial de Sommerfeld-Zenneck
[editar | editar còdic]l'ona de Sommerfeld-Zenneck o ona de Zenneck és una ona electromagnètica guiada no radiativa que és soportada per un interfaç pla o esfèrica entre dos mijos homogéneus en diferents constants dielèctriques. Esta ona superficial es propaga paralela a l'interfaç i decau exponencialment en direcció vertical, una propietat coneguda com evanescencia. Existix baix la condició de que la permitividad d'un dels materials que formen l'interfaç siga negatiu, mentres que l'atra és positiva, com per eixemple l'interfaç entre l'aire i un mig conductor en pèrdues, com la llínea de transmissió terrestre, per baix de la freqüència de plasma. La seua intensitat de camp elèctric disminuïx a una taxa d'i-αd/√d en la direcció de propagació a lo llarc de l'interfaç per la dispersió geomètrica bidimensional del camp a una taxa d'1/√d, en combinació en una atenuació exponencial dependent de la freqüència (α), que és el malbarat de la llínea de transmissió terrestre, a on α depén de la conductivitat del mig. Sorgint de l'anàlisis original d'Arnold Sommerfeld i Jonathan Zenneck del problema de la propagació d'ones sobre una terra en pèrdues, existix com una solució exacta a les equacions de Maxwell.[17] L'ona superficial de Zenneck, que és un modo d'ona guiada no radiativa, pot derivar-se amprant la transformada de Hankel d'una corrent radial terrestre associada en una font d'ona superficial de Zenneck terrestre real.[6] Les ones superficials de Sommerfeld-Zenneck prediuen que l'energia decau com a R−1 perque l'energia es distribuïx sobre la circumferència d'un círcul i no sobre la superfície d'una esfera. L'evidència no mostra que en la propagació d'ones espacials de radi, les ones superficials de Sommerfeld-Zenneck siguen un modo de propagació, ya que l'exponent de pèrdua de trayectòria està generalment entre 20 dB/dec i 40 dB/dec.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Administració de Servicis Generals. «Federal Standard 1037C» (en en). Archivat des d'el original, el 2022-01-22. «D'acort en els estàndarts MIL-STD-188»
- ↑ «The Physical Reality of Zenneck's Surface Wave» (en en).
- ↑ Radi Science.13(6)
- 969–977.ISSN 1944-799X.doi:10.1029/RS013i006p00969.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Goubau, G., "Über die Zennecksche Bodenwelle," (On the Zenneck Surface Wave), Zeitschrift für Angewandte Physik, Vol. 3, 1951, Nrs. 3/4, pp. 103–107.
- ↑ (1962) «II», Radi Surface Waves (en en), Londres: Oxford University Press, pp. 10–12.
- ↑ 6,0 6,1 6,2 Corum, K. L., M. W. Miller, J. F. Corum, "Surface Waves and the Crucial Propagation Experiment,” Proceedings of the 2016 Texas Symposium on Wireless and Microwave Circuits and Systems (WMCS 2016), Baylor University, Waco, TX, 31 de març - 1 d'abril de 2016, IEEE, MTT-S, ISBN 9781509027569.
- ↑ Wait, James, "Excitation of Surface Waves on Conducting, Stratified, Dielectric-Clad, and Corrugated Surfaces," Journal of Research of the National Bureau of Standards Vol. 59, No.6, decembre de 1957.
- ↑ Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics.67(4)
- 714.ISSN 1063-7761.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Electromagnetics.28(3)
- 126–145.ISSN 0272-6343.doi:10.1080/02726340801921403.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Physical Review Letters.102(4)
- 043903.doi:10.1103/PhysRevLett.102.043903.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Nature Nanotechnology.9(6)
- 419–424.ISSN 1748-3387.doi:10.1038/nnano.2014.90.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Journal of Physics: Condensed Matter.29(46)
- 463001.ISSN 0953-8984.doi:10.1088/1361-648x/aa8bdd.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ IEEE Photonics Journal.5(6)
- 4800806–4800806.doi:10.1109/JPHOT.2013.2288298.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ Collin, R. E., Field Theory of Guided Waves, Capítul 11 "Surface Waveguides". Nova York: Wiley-IEEE Press, 1990.
- ↑ «(TM) mode». Consultat el 31 d'agost de 2025.
- ↑ Chemical Society Reviews.43(10)
- 3426–3452.ISSN 1460-4744.doi:10.1039/c3cs60479a.Consultat el 2025-08-31.
- ↑ (1962) Radi Surface Waves (en en), Londres: Oxford University Press, pp. v, vii.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Onda superficial» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.