تفاوت میان نسخه‌های «موج‌بر»

ویرایش
(ویرایش)
طبق یک حساب سرانگشتی پهنای موج‌بر باید در مرتبهٔ اندازهٔ [[طول موج]] امواج هدایت‌شده باشد. در طبیعت نیز ساختارهایی وجود دارد که همانند موج‌بر عمل می‌کنند. گوش انسان یا دیگر جانوران، بهترین مثال برای موج‌بر است.
 
'''موجبر''' سازه‌ای است که امواجی مانند [[تابش الکترومغناطیسی|امواج الکترومغناطیسی]] یا و[[صوت]] را با کران‌بندی انتقال انرژی به یک جهت، کمترین اتلاف انرژی را بههدایت همراه داردمی‌کند. بدون وادارسازی فیزیکیفیزیکی، یک موجبر، دامنه‌های موج را مطابق [[قانون مربع معکوس]] کاهش می‌یابندمی‌دهند زیرا در [[فضای سه بعدی]] گسترش می‌یابند.
 
انواع مختلفی از موجبرها برای انواع مختلف موج وجود دارد. معنی اصلی و متداول <ref name="IEEEdict1997">Institute of Electrical and Electronics Engineers, “The IEEE standard dictionary of electrical and electronics terms”; 6th ed. New York, N.Y., Institute of Electrical and Electronics Engineers, c1997. IEEE Std 100-1996. {{شابک|1-55937-833-6}} [ed. Standards Coordinating Committee 10, Terms and Definitions; Jane Radatz, (chair)]</ref> آن یک لوله فلزی توخالی رسانا است که برای حمل [[موج‌های رادیویی|امواج رادیویی]] با [[فرکانس بالا]] بخصوص [[ریزموج]]<nowiki/>ها استفاده می‌شود. [[موجبر دی الکتریک |موجبرهای دی‌الکتریک]] در فرکانس‌های [[صوت]] را هدایت می‌کندرادیوییرادیویی بالاتر استفاده می‌شوند، و موجبرهای دی‌الکتریک شفاف و [[فیبر نوری|فیبرهای نوری]] به عنوان موجبر برای نور استفاده می‌شوند. در [[صوت‌شناسی]]، مجرای هوا و شیپور به عنوان موجبر برای صدا در سازهای موسیقی و [[بلندگو|بلندگوها]] مورد استفاده قرار می‌گیرند و میله‌های فلزی با شکل مخصوص، امواج [[فراصوت]] را در [[ماشین‌کاری التراسونیک]] هدایت می‌کند.
 
هندسه موجبر نشان دهنده عملکرد آن است. علاوه بر انواع متداول‌تر که موج را در یک بُعد جاری می‌کنند، موجبرهای باریک دو بعدی وجود دارند که امواج را به دو بعد محدود می‌کنند. [[فرکانس موج]] منتقل شده همچنین اندازه یک موجبر را تعیین می‌کند: هر موجبر دارای [[فرکانس قطع|طول‌موج قطع]] است که با توجه به اندازه آن تعیین می‌شود و امواج با [[طول‌موج]] بیشتر را هدایت نمی‌دهد. [[فیبر نوری]] که [[نور]]<nowiki/>بَر است، [[ریزموج]]<nowiki/>هایی که دارای طول‌موج بسیار بزرگ‌تری هستند را منتقل نمی‌کند. برخی از ساختارهای طبیعی که می‌توانند مانند موجبر نیز عمل کنند. لایه [[کانال اس‌اواف‌ای‌آر|کانال SOFAR]] در اقیانوس می‌تواند صدای [[آواز نهنگ‌ها|آواز نهنگ]] را در مسافت‌های دوری هدایت کند.<ref>[https://archive.today/20120826003933/http://www3.interscience.wiley.com/journal/119693602/abstract ORIENTATION BY MEANS OF LONG RANGE ACOUSTIC SIGNALING IN BALEEN WHALES], R. Payne, D. Webb, in Annals NY Acad. Sci., '''188''':110-41 (1971)</ref>
 
== اصول عملکرد ==
امواج‌امواج در فضای باز در تمام جهات به شکل موج کروی منتشر می‌شوند، و توان خود را متناسب با مجذور فاصله از دست می‌دهند. در فاصلهٔ R از یک منبع موج، توان برابر است با توان منبع تقسیم بر <math>\ R^2</math>. موج‌برها، امواج را محدود می‌کنند تا در یک بعد انتشار یابند. با استفاده از موج‌برها، امواج در شرایط ایده‌آل توان خود را هنگام انتشار از دست نمی‌دهند.
به علت بازتاب کامل ازدیواره‌هایاز دیواره‌های موج‌بر، امواج درون آن به دام می‌افتند و بنابراین انتشار درون موج‌بر تقریباً به شکل زیک زاکزیگزاک بین دیواره‌ها خواهد بود. این توصیف برای موجهایموج‌های الکترومغناطیسی در لوله‌های توخالی مستطیلی و دایره‌ای دقیق‌تر و کامل‌تر است.
 
== تاریخچه ==
اولین ساختار برای هدایت امواج توسط J.جی J.جی Thomsonتوماس در سال ۱۸۹۳ پیشنهاد شد که اولین بار به شکل تجربی توسط O. J. Lodge در سال ۱۸۹۴ امتحان گردید.
اولین [[آنالیز ریاضی]] از امواج الکترومغناطیسی در یک استوانهٔ فلزی توسط Lord Rayleigh در سال ۱۸۹۷ انجام گرفت.
برای اموج صوتی Lord Rayleigh یک آنالیز ریاضی کامل از حالت‌های انتشار را تحت عنوان تئوری امواج صوتی چاپ کرد.
* موج‌برها در ابزارهای علمی برای اندازه‌گیری خواص نوری، صوتی و کشسانی مواد و اشیاء استفاده می‌شوند.
 
موج‌برها می‌توانند در تماس با یک نمونه قرار بگیرند، برای مثال در سونوگرافی‌های پزشکی که در این نوع موارد موج‌بر باعث می‌شود تا توان موج آزمایشگر محفوظ بماند یا اینکه نمونهٔ آزمایشی درون موج‌بر قرار بگیرد همانند سنجش [[دی الکتریک]] دائمیدایمی. بنابراین اجسام کوچکتر مورد آزمایش قرار می‌گیرند و دقت آزمایش بیشتر خواهد شد.
 
== تحلیل نظری ==
== هادی‌های امواج نوری ==
موج‌برهای که در فرکانس‌های نوری استفاده می‌شوند و معمولاً دارای ساختار عایق می‌باشند که با مواد عایق ساخته شده و در جریان‌های الکتریکی بالا قرار می‌گیرند و بنابراین شاخص بازتاب بالایی دارند و توسط یک ماده با الکتریسیتهٔ پایین‌تر احاطه می‌شوند.
این ساختار امواجی نوری را توسط بازاببازتاب کامل داخلی انتشار می‌دهد و نوع رایج آن فیبرهای نوری است.
انواع دیگری از موج‌برها نوری نیز که مورد استفاده می‌باشند، شامل فیبرهای بلور شفاف است که امتیازاتی نسبت به نوع پیشین دارد.
همچنین در لامپ‌های لوله‌ای که در چراغانی‌ها کاربرد دارد، هدایت از طریق یک لولهٔ توخالی صورت می‌گیرد که سطح درونی آن دارای خاصیت انعکاسی بالایی می‌باشد.
این تحدید کردن موجها کامل نیست زیرا بازتاب کامل درونی هیچگاه به خوبی نمی‌تواند نور را توسط یک هسته با شاخص پایین‌تر هدایت کند. (در مورد منشور بعضی نورها به گوشه‌های منشور نفوذ می‌کنند)
 
== هادی‌های اموجامواج صوتی ==
یک موج‌بر صوتی، ساختاری فیزیکی برای هدایت امواج صوتی می‌باشد. یک مجرا برای انتشار امواج است که همچون یک خط مخابره‌ای عمل می‌کند. این مجرای عبوری شامل بعضی محیط‌ها همانند هوا می‌باشد که انتشار صوت را پشتیبانی می‌کند.