Интерференционное туннелирование полей волн произвольной физической природы и перспективы его технических применений В.В. Сидоренков, В.В. Толмачев МГТУ им. Н.Э. Баумана
    В настоящем сообщении представлены сведения об эффектах туннельной интерференции полей волн произвольной физической природы, проявление которых необходимо знать и учитывать при проведении исследований условий распространения волн в неоднородных средах с большим затуханием. Обсуждается с принципиальной точки зрения вопрос о реализации некоторых технических приложений указанного явления для полей электромагнитных волн.
    Относительно недавно в работах [1] установлено, что в средах с комплексным показателем преломления (а именно, в металлах) интерференционная составляющая вектора Пойнтинга плотности потока энергии затухающих встречных электромагнитных волн не равна нулю, является незатухающей и пропорциональна мнимой части волнового числа :
    , (1)
    где и - комплексные амплитуды волн. Согласно соотношению (1), усредненный по времени интерференционный поток энергии в среде с поглощением осциллирует вдоль направления распространения волн с периодом ?/?, а в "запредельной" (? = 0) среде поток неизменен при распространении, его величина и знак определяются разностью начальных фаз этих волн . Видно, что в прозрачной (? = 0) среде интерференционный поток встречных волн принципиально отсутствует при любых амплитудах и фазах полей интерферирующих волн, хотя сама интерференции как явление перераспределения волновой энергии в пространстве при наложении двух или более полей когерентных волн естественно остается.
    Данный феномен весьма необычен в том смысле, что в случае волн одного направления интерференционный поток энергии перечисленных выше особенностей не имеет. Он так же, как потоки энергии каждой из волн, пропорционален действительной части волнового числа ? и в поглощающей среде по мере распространения вглубь затухает по экспоненте, показатель степени которой пропорционален мнимой части волнового числа ?.
    Обсуждаемому явлению дано условное название "электромагнитная туннельная интерференция", которое логически следует из сопоставления с результатами решения широко известной квантовомеханической задачи о туннелировании микрочастицы через потенциальный барьер. Проиллюстрируем это на конкретном примере одномерного энергетического барьера простейшей прямоугольной формы: U(x) = U0 при -d/2 < x < d/2 и U(x) = 0 при .
    В первом случае, когда кинетическая энергия частицы E = h2k2/2m больше высоты барьера U0, то есть при E - U0 > 0, поле волновой функции частицы в области внутри барьера имеет вид двух встречных волн вероятности
    , (2)
    где , а и - комплексные амплитуды. Тогда плотность потока вероятности в области барьера
    (3)
    есть сумма потоков волн вероятности: первой волны, распространяющейся в положительном направлении оси , и второй - в противоположном направлении, при полном отсутствии интерференционной составляющей в плотности потока этих волн.
    В другом случае, когда энергия частицы Е меньше высоты барьера, то есть при E - U0 < 0, ее волновая функция в области внутри барьера имеет вид
    , (4)
    где , а C1 и C2 - то же, что и в (2). ............