Parece que no puedo encontrar una explicación satisfactoria e intuitiva para la forma en que se comportan las ondas electromagnéticas cuando se encuentran con un plasma frío (es decir, uno donde ). Mi intuición para el comportamiento por debajo de la frecuencia del plasma es que la onda entrante hace que los electrones en el plasma oscilen de tal manera que generan radiaciones que cancelan la onda transmitida y crean una onda reflejada en la dirección opuesta (¿es así?). También entiendo que a muy alta frecuencia, los electrones no responden lo suficientemente rápido, lo que hace que el plasma se comporte como un vacío. Sin embargo, la existencia de este cambio tan brusco en el comportamiento, y lo que sucede más allá de la frecuencia de plasma, me deja perplejo.
gracias de antemano
Su comprensión es básicamente correcta. Una manera útil de entender el límite donde
es mirar el índice de refracción,
Para las ondas electromagnéticas (EM) que inciden en un plasma frío no magnetizado, se puede suponer que los iones están en reposo en relación con los electrones debido a su inercia. Los electrones mucho más livianos se mueven más fácilmente en respuesta al campo eléctrico de una onda EM. el desplazamiento entre un electrón y un ion debido a la onda EM crea un momento dipolar eléctrico, que afecta la permitividad relativa del plasma ,
el desplazamiento está dada por la ecuación de movimiento y también sigue el movimiento armónico simple como sugirió Sean, , entonces
Ahora consideramos los distintos casos dependiendo de la frecuencia de la onda EM. En general, en un plasma frío, los electrones pueden responder a la onda EM en una escala de tiempo característica de :
Espero que esto explique la fuerte dependencia de frecuencia de los coeficientes de reflexión y transmisión. Para una buena descripción de la radiación en un dieléctrico, recomiendo leer esta respuesta .
Gráfico de la relación de dispersión de las ondas EM en un plasma:
Sean E. Lago
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Sean E. Lago
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Selene Routley
alf