This paper treats reflection and absorption of an electromagnetic wave by a bounded plasma. Inevitably in considering spatial dispersion, the necessity arises to formulate an additional boundary condition. In macroscopic discussion such conditions must be postulated, but this cannot be regarded as satisfactory. The microscopic approach, using the kinetic equation method, transfers the center of gravity of the problem to the model of the boundary. But the ordinarily used formal conditions of the so-called "specular" or "diffuse" reflection of electrons of the medium from the surface do not permit elucidation of the physical conditions to which they correspond.The present article discusses the case of a magnetic field in one half of space only and discusses the impingement on a plasma of an electromagnetic wave polarized both along the stationary magnetic field and transverse to it.In the introduction the problem is formulated and boundary properties are determined. In the first part, in agreement with the boundary model, there is the unperturbed distribution function and a stationary magnetic field. It is assumed here that plasma pressure is small compared to magnetic pressure. The second part is devoted to finding the non-equilibrium addition to the distribution function caused by the impinging electromagnetic wave. The presence of regions with different properties leads to the fact that the condition of periodicity of the distribution function in azimuthal angle is insufficient for this problem. The third part studies the particular case of polarization of an impinging wave when the electric vector is parallel to the stationary magnetic field. In the region of frequencies that correspond to a weak space dispersion, general expressions have been written for the fields, and the reflection coefficient r and the absorption coefficient A = 1-|r|2 have been obtained. Within the limits of the conventional approximation, energy absorption does not depend on the magnetic field, and it coincides with Aspecs [2]. Finally, in the fourth part, the oblique impingement of an electric-vector wave that is perpendicular to the stationary magnetic field is studied. In this case energy losses arise that depend on the magnetic field and also losses due to the excitation of a longitudinal electromagnetic plasma wave.On the grounds of the study performed, one can conclude that with an increase of the magnetic field, the boundary, with respect to its reflecting and absorbing properties, approaches a mirror boundary. This enables one to talk of a universal boundary condition. This work indicates the limits of applicability of the universal con dition in different problems.
本論文は、有界プラズマによる電磁波の反射と吸収を扱う。空間分散を考慮する際には、必然的に追加の境界条件を定式化する必要が生じる。巨視的な議論ではそのような条件は仮定されなければならず、これは満足のいくものとは言えない。運動論的方程式を用いる微視的アプローチは、問題の中心を境界のモデルへと移す。しかし、いわゆる「鏡面反射」や「拡散反射」といった通常用いられる形式的な電子の反射条件は、それらが対応する物理的条件を明らかにするものではない。 本論文では、片方の半空間のみに磁場が存在する場合を考察し、定常磁場に平行および垂直に偏極した電磁波がプラズマに入射する問題を論じる。序論では問題を定式化し、境界の性質を決定する。第一部では、境界モデルに従い、非摂動分布関数と定常磁場を扱う。ここでは、プラズマ圧力は磁気圧に比べて小さいと仮定する。第二部では、入射電磁波によって引き起こされる分布関数の非平衡な追加項を求めることに充てられる。方位角方向の分布関数の周期性の条件は、この問題に対しては不十分であるという事実が、異なる性質を持つ領域の存在によって導かれる。第三部では、電場ベクトルが定常磁場に平行な場合の偏極の特別な場合を研究する。弱い空間分散に対応する周波数領域において、場に対する一般式が導出され、反射係数rおよび吸収係数A = 1-|r|²が得られた。従来の近似の範囲内では、エネルギー吸収は磁場に依存せず、文献[2]の結果と一致する。最後に、第四部では、電場ベクトルが定常磁場に垂直な電磁波の斜入射を研究する。この場合、磁場に依存するエネルギー損失と、縦波プラズマ波の励起による損失が生じる。 行われた研究に基づき、磁場の増大に伴って、境界はその反射特性および吸収特性に関して鏡面境界に近づくという結論が導かれる。これにより、普遍的な境界条件について論じることが可能となる。本論文は、異なる問題におけるこの普遍的条件の適用限界を示すものである。