Обратная волна

Обра́тная волна́ в линии передачи, волна, в которой фазовая ${\displaystyle {v}_{\text{ф}}}$ и групповая ${\displaystyle {v}_{\text{гр}}}$ скорости направлены в противоположные стороны. Простейшим примером линии с обратной волной является радиотехнический фильтр высоких частот в виде последовательно соединённых ${\displaystyle {LC}}$-ячеек. Обратные волны существуют в волноводах с замагниченной плазмой, в волноводах, частично заполненных изотропной плазмой, в пучках заряженных частиц. Возможно существование обратной волны и в периодических волноводах, собственные волны которых можно представить в виде набора пространственных гармоник. Если обеспечено взаимодействие только с одной из встречных гармоник с ${\displaystyle {{v}_{\text{ф}}<0}}$, то волна в целом воспринимается как обратная.

Отличительным свойством обратной волны является то, что направление переноса энергии и импульса противоположно фазовой скорости ${\displaystyle {v}_{\text{ф}}}$, которая направлена к источнику излучения. Диссипация энергии приводит к уменьшению амплитуды в направлении ${\displaystyle {v}_{\text{гр}}}$. Резонансное (т. е. синфазное) взаимодействие обратной волны с прямой волной приводит к образованию полос запирания, в которых возможно образование локальных резонансов. При синхронном взаимодействии с электронным пучком образуется внутренняя распределённая обратная связь, что приводит к возникновению абсолютной неустойчивости. Эта неустойчивость лежит в основе действия ламп обратной волны. Именно в высокочастотной электронике был введён термин «обратная волна в линии передачи». Позднее выяснилось, что в однородной изотропной среде ${\displaystyle {v}_{\text{гр}}}$ и волновой вектор ${\displaystyle {\boldsymbol {k}}}$, определяющий перемещение фаз, могут быть параллельными (прямая волна) или антипараллельными (обратная волна). Характерный пример обратной волны – плоские электромагнитные волны в «экзотической» среде с отрицательными электрической и магнитной проницаемостями. Такую волну можно создать с помощью искусственных рассеивателей.