نمذجة ومحاكاة الظواهر الكهرطيسية في الأوساط غير الإيزوتروبية

الملخص

تناول هذا البحث نمذجة التفاعلات الكهرطيسية في الوسط غير الإيزوتروبي ومقارنته مع الوسط الإيزوتروبي.

تمتاز الأوساط غير الإيزوتروبية بخصائص كهربائية مختلفة في الأبعاد الفراغية تبعاً للإتجاه مقارنة مع الأوساط الإيزوتروبية ذات الخصائص المستقلة عن الإتجاه. تحدث ظواهر مختلفة للأمواج الكهرطيسية في هذه الأوساط من إنتشار وتبعثر وإنعكاسات وإنكسارات متعددة، ويشكل  ذلك صورةً معقدةً ومركبةً للظواهر المرافقة لهذا التفاعل، مما ينعكس على صيغة معادلات  ماكسويل وحلولها.

تلعب الكهرطيسية المحوسبة ومنها تقنية الفرق المتناهي في المجال الزمني Finite Difference Time Domain -FDTD دوراً أساسياً في محاكاة هذه الظواهر ودراستها وتحليلها، حيث تضيف الخصائص غير الإيزوتروبية تعقيدات في متابعة سلوكية تفاعل هذه الأوساط مع الأمواج الكهرطيسية. تطلبت الدراسة إجراء تعديل على الحلول التقريبية لمعادلات ماكسويل، وتشكيل شبكة الحل الملائمة للخصائص غير الإيزوتروبية  في تقنية FDTD.

تعكس نتائج البحث حدوث تفاعلات غير نمطية للأمواج الكهرطيسية، وأتاحت متابعة ظواهر إنتشار الأمواج وإنعكاساتها المتعددة وتبعثرها وسرعة إنتشار مركباتها وإستقطابيتها ونمطها الفراغي.

تتيح هذه النتائج إمكانية تطبيقها في مجالات هندسية عديدة مثل التحجيب الكهرطيسي وتحليل بنى المواد العازلة وغيرها.