9. luento, 23.3.

Yhä puhuttiin ohjatuista aalloista. Alkuun häviöistä aaltojohdoissa, jotka siis voivat olla kahdenlaisia: eristehäviöitä ja johdinhäviöitä. Siis jos esimerkiksi koaksiaalijohdon eristeaineen permittiivisyys ei ole täysin reaalinen, signaali vaimenee siinä edetessään. Samoin ulko- ja sisäjohtimen metallin epätäydellinen johtavuus (siis se, ettei johtavuus ole äärettömän suuri) aiheuttaa, että osa etenevästä tehosta uppoaa johtimen pinnalle ja sisään ja on siten poissa etenevästä tehosta. Johdinhäviöiden osuus kasvaa, kun mennään korkeammille taajuuksille.

Sitten puhuttiin TE- ja TM-aalloista. Suljetussa yksijohtimisessa aaltojohdossa (esimerkiksi aaltoputkessa) ei voi edetä TEM-aaltoa, vaan joko sähkö- tai magneettikentällä (tai molemmilla) on oltava pitkittäiskomponentti (siis etenemissuuntainen vektorikomponentti). Tarkasteltiin lähemmin perusaaltomuotoa, TE10-aaltoa, jonka kentät ratkaistiin kunnolla.

Tärkeä tulos oli, että on olemassa katkotaajuus, jota pienemmillä taajuuksilla putkessa ei sähkömagneettinen aalto voi edetä. Ja sen yläpuolella etenemiskerroin riippuu neliöjuuren kautta taajuudesta ja aaltomuodosta.

Aalto etenee putkessa vaihenopeudella, joka on suurempi kuin valon nopeus. Käytin kovasti aikaa ja puhetta siihen, että tämä asia ei ole ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa (jonka mukaan siis valon nopeutta ei voi ylittää). Mutta siis mikään asia (ihminen, raketti, alkeishiukkanen) tai signaali (viesti, informaatiobitti) ei voi kulkea valoa nopeammin. Tässä meidän tapauksessamme nyt sitten kulkee vaihe nopeammin kuin valo, mutta eihän se mitään viestiä kuljeta. Näytin itsekin esimerkin luentosalissa valoa nopeammasta vaiheesta, kun käänsin kädessäni olevaa laserosoitinta nopeasti, ja punainen piste siirtyi seinältä toiselle valoa nopeammin.

Aaltojohdoista sai myös resonaattoreita, kun yhdistettiin etenevä ja palaava aalto, silloin tuli seisova aalto, jossa nollakohtiin voi asettaa metallijohteen, ja silloin vain tietyllä taajuudella värähtelevä kenttä oli mahdollinen. Resonaattoreita voi käyttää moniin tarkoituksiin, vaikkapa materiaalimittauksiin, koska resonanssitaajuus riippuu sen aineen sähköisestä ja magneettisesta parameterista, joka resonaattorin täyttää.