Calculations of Electromagnetic Waves Propagation in Dielectric Medium in Three Dimensions
الباحث(ون):
Sedig S Farhat
المؤسسة:
Faculty of Science, University of Tripoli -Libya
المجال:
العلوم العامة: الرياضيات و الاحصاء و الفيزياء
منشور في:
العدد السابع والثلاثون - يوليو 2025
الملخص
تم في هذه الورقة محاكاة الموجات الكهرومغناطيسية بطريقة الفروق المحددة لحل معادلات ماكسويل في ثلاثة أبعاد وتطبيق شرط حدود مورمن درجة الاولى. تم حساب انتشار الموجات في مادة عازلة وحساب قيم المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي في شبكة لعدة حالات مختلفة لغرض المقارنة بين النتائج حيث كل النتائج تشير الى تحديث قيم المجالات في كل حالة وتحكم في انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في لوح العازل في ثلاثة أبعاد وأيضا تم حساب الموجات والمقارنة عندما تختلف في الطور بقيمة 90 درجة. تم اثبات في هذه الدراسة أنه من الممكن تغيير توزيع الموجي عند تغيير مصادر في اتجاه x مقارنة مع اتجاه y وأيضا تم حساب و مقارنة حلول عددية في هذه الورقة حيث الحل الأول وضع مصدر داخل العازل و مقارنته بوضع المصدر في الفضاء وقد أظهرت هذه الدراسة أن العازل يتحكم في اتجاه الانتشار بينما أظهر الحل الثاني أن الموجات الكهرومغناطيسية تشتت بواسطة اللوح العازل...............
الكلمات المفتاحية:............ طريقة الفروق المحدودة، معادلات ماكسويل، شروط حدودية ممتصة، نظام ثلاثي الأبعاد
Abstract
In this paper, we have applied the finite difference time domain (FDTD) method and the first order Mur boundary condition for calculating the electromagnetic (EM) by solving Maxwell’s curl equations in three dimensions (3D) to study the EM propagation inside a dielectric medium in 3D and the calculations were performed using MATLAB. This study presented many numerical solutions to make a comparison between the calculations. The results clearly indicated that the slab can be utilized to control the direction of the EM propagation. The calculations demonstrated that the electromagnetic waves propagated and the maximum of the electromagnetic fields was concentrated inside the dielectric by the total internal reflections. The EM waves bilaterally propagated once the source is located in the middle of the slab. The EM waves can be produced 90 degree out of phase when the results are compared with each other. The calculations have verified that the distributions of the fields should be affected when the source setting changes, as the sources assigned to the electric component in the x-direction compared with y-direction. The final, two numerical solutions can be compared. The first one, the source was placed inside a dielectric which can be compared to the source being placed in free space. The results from the first calculation showed that the dielectric controls the propagation direction of the EM waves while the second solution demonstrates that the electromagnetic scattered by a dielectric...............
Key words:............ finite difference time domain (FDTD) method, Maxwell’s curl equations, absorbing boundary condition (ABC), three dimensions (3D) system.