Para explicarlo realmente, debes comenzar con el modelo de plasma.
Comience con un montón de electrones libres (ya que eso es un plasma). Ahora coloque un campo eléctrico oscilante sobre él, solo eléctrico, la parte magnética será una respuesta. ¿Cuánto se desplaza el electrón? En realidad, seguirá acelerando hasta que el campo cambie de dirección, luego acelerará en la otra dirección. Haz los cálculos y mira su posición con el tiempo, suponiendo que inicialmente estaba en reposo.
El vector de polarización eléctrica P se puede definir como la carga multiplicada por el desplazamiento del promedio. Si observa la carga y el desplazamiento, observa que hay una “polarización” del plasma a medida que oscila de un lado a otro.
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Dado que la distancia que recorren los electrones depende de cuánto tiempo puedan acelerar los electrones, una frecuencia más alta producirá un desplazamiento más bajo.
Trabajando a través de las matemáticas, descubres que P es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia y la masa del electrón, y directamente proporcional al número de electrones y al cuadrado de la carga y directamente proporcional a la intensidad del campo eléctrico. , pero en dirección opuesta al campo eléctrico.
Defina la susceptibilidad como polarización por campo eléctrico, luego la susceptibilidad es lo que se describió anteriormente, y la susceptibilidad termina siendo negativa para todas las frecuencias . La permisividad se define como 1 más susceptibilidad, dejándonos con
permitividad del plasma = ε0 [1 – (ne ^ 2) / m ε0 ω ^ 2)]
O, definiendo la frecuencia de plasma como √ [(ne ^ 2) / (m ε0)]
tenemos
ε = ε0 [1 – ωp ^ 2 / ω ^ 2]
Por debajo de la frecuencia del plasma, la permitividad es negativa . Por encima de la frecuencia plasmática es positiva.
Dado que la velocidad de fase de la luz es 1 / √με, lo que tenemos es una velocidad de fase imaginaria.
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En el razonamiento físico, podemos pensar que los electrones pueden moverse lo suficiente como para cancelar la onda entrante y generar una onda que es equivalente a una reflexión completa del 100% mientras la onda oscila por debajo de la frecuencia del plasma, pero por encima de la frecuencia del plasma los electrones no te muevas lo suficiente como para cancelar la onda entrante o generar una reflexión completa.