Волна .

Подставив в формулу (5.2) индексы волны m = 1 и n = 0, получим критическую длину волны для волны :

.

Подставив эти индексы волны в выражения для составляющих поля волны , получим формулы описывающие структуру ЭМП волны :

;

;

;

.

Построим зависимости составляющих поля волны типа , нормировав их на максимальные значения (см. рисунок 5.3).

Для наглядного представления пространственной структуры поля построим картину силовых линий электрического и магнитного полей (см. рисунок 5.4). В поперечном сечении - стоячая волна и эта картина смещается вдоль z с фазовой скоростью.

Рисунок 5.3 – Нормированные зависимости составляющих поля волны типа

Рисунок 5.4 – Пространственная структура поля силовых линий электрического и магнитного полей: а) вид спереди; б) вид сверху

Для Е - концентрация в центре максимальна, а на боковых стенках – 0. Силовые линии для Н должны быть замкнуты, и зависимость от у – отсутствует. Максимумы и сдвинуты в пространстве по фазе на 90 ( и совпадают). Через каждые полдлины волны направление меняется.

Т.к. Е - имеет только одну составляющую – , то вектор Е – линейно поляризован. Что касается - в общем случае – вектор эллиптически поляризован, причем при X = 0, а/2, а – линейно поляризован, а при условии вектор Н поляризован по кругу ( всегда сдвинуты по фазе на 90 ). Это условие выполняется при и . Эти точки расположены симметрично относительно центра (примерно а/4 от боковой стенки).

Вектор Пойнтинга, как следует из выражений для составляющих поля, имеет две составляющие - , но в среднем поле распространяется только вдоль оси z:

т.е. максимум энергии приходится на середину волновода.