 שנה"ל תשע"ז | |||||||||||||||||||||||||
 |
 |
||||||||||||||||||||||||
|
התפשטות ופיזור גלים
Propagation and Scattering of Waves |
0512-4862-01 | ||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| הנדסה | תואר ראשון - חשמל ואלקטרוניקה | |||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
ש"ס: 4.0
סילבוס מקוצר
שעות: 4 ש"ס
משקל: 3.5
דרישות קדם: תמסורת גלים
קרינה אלקטרומגנטית ואקוסטית ממקורות מאולצים: פונקציות גרין, שדה קרוב ושדה רחוק, גל מישורי מקומי, קרינה ממפתחים, ספקטרום גלים מישוריים, התאבכות והערכה אסימפטוטית.
תורת הפיזור: אינטגרל קירכהוף עבור שדות אלקטרומגנטים ואקוסטים, משואות אינטגרליות לפיזור ופתרונות נומריים, קירוב האופטיקה הפיזיקאלית, הערכה אסימפטוטית, קרניים, דיפרקציות קצה והשוואה עם GTD, קרינה ממפתחים ומבוא לאופטיקת פורייה. דוגמאות ישום במערכות מכ"ם ואופטיקה.
התפשטות ופיזור בקרוב האופטיקה הגאומטרית: גישת Luneberg-Kline, ניתוב קרניים וחישוב שדה בתווך לא הומוגני, גל מישורי מקומי, מוקד וקאוסטיק. האופטיקה הגאומטרית של הדיפרקציה ((GTD, ניתוח תהליכי קרינה התפשטות ופיזור, דוגמאות ישום.
גלים מונחים בערוצים אי הומוגניים: קרניים ומודים, WKB, דוגמאות אופטיות, אטמוספריות ואוקיאניות. אלומות גאוסיאניות בתווך הומוגני ואי הומוגני.
Course description
Credit points: 3.5
Prerequisites: Wave Transmission & Lines
Basic laws of electromagnetics: Plane-wave solutions in lossless and lossy media and in plane stratified media. Radiation in free space: analysis via Green’s functions and via plane wave spectra; near and far field solutions; asymptotic evaluation of spectral integrals. Scattering theory: Kirchhoff theorem; Sommerfeld radiation condition; integral equations; numerical solutions via the method of moments (MoM). Physical Optics (PO): asymptotic evaluation of integrals and Geometrical Optics (GO). Home projects: 1. Scattering by a cylinder: Comparison of the exact Mie series solution with the MoM and the PO solutions. 2. Scattering by a conducting half plane: asymptotic evaluation of integrals, GO and edge diffraction. Radiation from apertures: Kirchhoff integrals; Fraunhofer and Fresnel diffractions; thin lenses. Gaussian beams via integral and via differential equation representations. Geometrical optics (GO): Asymptotic solutions of Maxwell’s equations in general inhomogeneous media; wavefronts and rays; Fermat principle; caustics and foci; reflection and transmission at curved interfaces; construction of Green’s functions in inhomogeneous media; GO in a uniform medium. Geometrical Theory of Diffraction (GTD): Basic laws; edge diffraction, surface diffraction (creeping waves) and interface diffraction (head waves); comparison with PO solutions; Radar cross section. Modal fields: eigenvalue and eigenfunctions; WKB solutions for non-uniform guides; Hermite modes; Whispering gallery modes.
Prerequisites: Wave Transmission & Lines
Basic laws of electromagnetics: Plane-wave solutions in lossless and lossy media and in plane stratified media. Radiation in free space: analysis via Green’s functions and via plane wave spectra; near and far field solutions; asymptotic evaluation of spectral integrals. Scattering theory: Kirchhoff theorem; Sommerfeld radiation condition; integral equations; numerical solutions via the method of moments (MoM). Physical Optics (PO): asymptotic evaluation of integrals and Geometrical Optics (GO). Home projects: 1. Scattering by a cylinder: Comparison of the exact Mie series solution with the MoM and the PO solutions. 2. Scattering by a conducting half plane: asymptotic evaluation of integrals, GO and edge diffraction. Radiation from apertures: Kirchhoff integrals; Fraunhofer and Fresnel diffractions; thin lenses. Gaussian beams via integral and via differential equation representations. Geometrical optics (GO): Asymptotic solutions of Maxwell’s equations in general inhomogeneous media; wavefronts and rays; Fermat principle; caustics and foci; reflection and transmission at curved interfaces; construction of Green’s functions in inhomogeneous media; GO in a uniform medium. Geometrical Theory of Diffraction (GTD): Basic laws; edge diffraction, surface diffraction (creeping waves) and interface diffraction (head waves); comparison with PO solutions; Radar cross section. Modal fields: eigenvalue and eigenfunctions; WKB solutions for non-uniform guides; Hermite modes; Whispering gallery modes.