Задача дифракции электромагнитной волны на однородном диэлектрическом шаре, покрытом графеном

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность и цели. Краевые задачи сопряжения для уравнений Максвелла находят широкое применение в различных областях электродинамики благодаря своей способности моделировать сложные физические ситуации, связанные с взаимодействием электромагнитных волн с границами и тонкими слоями материалов. Задачей данной работы является вывод и анализ системы интегральных уравнений для задачи дифракции электромагнитной волны на диэлектрическом шаре, покрытом графеном, и доказательство существования и единственности решения краевой задачи. Материалы и методы. С помощью комбинации формул Стрэттона-Чу получена система векторных интегральных уравнений по поверхности шара. Результаты. Получена система скалярных сингулярных интегральных уравнений для поиска четырех неизвестных функций. Доказана теорема о существовании и единственности решения системы уравнений, а также существование и единственность решения краевой задачи дифракции. Вывод. Выполнено исследование задачи дифракции электромагнитной волны на диэлектрическом шаре, покрытом графеном, получена система уравнений для численного решения.

Об авторах

Юрий Геннадьевич Смирнов

Пензенский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mmm@pnzgu.ru

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой математики и суперкомпьютерного моделирования

(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Олег Владимирович Кондырев

Пензенский государственный университет

Email: mmm@pnzgu.ru

аспирант

(Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)

Список литературы

  1. Ладыженская О. А. Краевые задачи математической физики. М. : Наука, 1973. 408 с.
  2. Санчес-Паленсия Э. Неоднородные среды и теория колебаний. М. : Мир, 1984. 472 с.
  3. Nedelec J.-Cl. Acoustic and Electromagnetic Equations. Integral Representations for Harmonic Problems. Springer, 2001. 329 p.
  4. Колтон Д., Кресс Р. Методы интегральных уравнений в теории рассеяния. М. : Мир, 1987. 311 с. 5. Colton D., Kress R. Inverse Acoustic and Electromagnetic Scattering Theory. Springer, 2013. 418 с.
  5. Смирнов Ю. Г., Кондырев О. В. О фредгольмовости и разрешимости системы интегральных уравнений в задаче сопряжения для уравнения Гельмгольца // Дифференциальные уравнения. 2023. Т. 59, № 8. С. 1089–1097. doi: 10.31857/S0374064123080083
  6. Смирнов Ю. Г., Тихов С. В. Распространение электромагнитных ТЕ- и ТМ-волн в плоском волноводе, покрытом графеном, с учетом нелинейности // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2023. № 4. С. 70‒79. doi: 10.18469/1810-3189.2023.26.4.70-79
  7. Смирнов Ю. Г. О фредгольмовости системы интегральных уравнений в задаче о распространении электромагнитных волн в стержне, покрытом графеном // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико- математические науки. 2023. № 3. С. 74–86. doi: 10.21685/2072-3040-2023-3-6
  8. Smirnov Yu. G., Tikhov S. V. On the Ability of TE- and TM-waves Propagation in a Dielectric Layer Covered with Nonlinear Graphene // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2023. Vol. 44, № 11. P. 390‒403. doi: 10.1134/S1995080223110380
  9. Smirnov Y. G., Smolkin E. Y. On the Existence of an Infinite Spectrum of Damped Leaky TE-Polarized Waves in an Open Inhomogeneous Cylindrical Metal–Dielectric Waveguide Coated with a Graphene Layer // Differential Equations. 2023. Vol. 59, № 9. P. 1193–1198. doi: 10.1134/S0012266123090057
  10. Smolkin E. Y., Smirnov Y. G. Numerical Study of the Spectrum of TE-Polarized Electromagnetic Waves of a Goubau Line Coated with Graphene // Photonics. 2023. Vol. 10. P. 1297. doi: 10.3390/photonics10121297
  11. Smirnov Yu. G., Smolkin E. G. The Method of Integral Variational Relations in the Problem of Eigenwaves of a Plane Dielectric Layer Coated with Graphene // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2023. Vol. 44, № 9. P. 4070–4078. doi: 10.1134/S1995080223090408
  12. Smirnov Yu. G., Tikhov S. V. The Nonlinear Eigenvalue Problem of Electromagnetic Wave Propagation in a Dielectric Layer Covered with Graphene // Photonics. 2023. Vol. 10. P. 523. doi: 10.3390/photonics10050523
  13. Mikhailov S. A. Quantum theory of the third-order nonlinear electrodynamic effects of graphene // Phys. Rev. B. 2016. Vol. 93, № 8. P. 085403. doi: 10.1103/PhysRevB.93.085403
  14. Hanson G. W. Dyadic Green’s functions and guided surface waves for a surface conductivity model of grapheme // Journal of Applied Physics. 2008. Vol. 103, № 6. P. 064302. doi: 10.1063/1.2891452
  15. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М. : Наука, 1977. 831 с.
  16. Ильинский А. С., Смирнов Ю. Г. Дифракция электромагнитных волн на проводящих тонких экранах. М. : ИПРЖР, 1996. 176 с.
  17. Смирнов Ю. Г., Кондырев О. В. Интегро-дифференциальные уравнения в задаче рассеяния электромагнитных волн на диэлектрическом теле, покрытом графеном // Дифференциальные уравнения. 2024. Т. 60, № 9. С. 1089–1097. doi: 10.31857/S0374064124090053

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».