34. Что такое поляризация электромагнитных волн? Как определяется вид поляризации?

Поляризация - изменение величины и направления векторов и электромагнитного поля волны в фиксированной точке пространства в течение 1 периода колебания электромагнитной волны.

Если поляризация волны детерминирована (точно определена), то волна называется поляризованной.

Плоскость поляризации - плоскость, проходящая через вектор Е и направление распространения волны.

В общем случае выражение для вектора плоской волны в среде без потерь записывается в виде:

В этой формуле φ1 и φ2 - начальные фазы составляющих Ex и Ey в точке z=0 при t=0. Данную волну можно рассматривать как суперпозицию (сумму) двух плоских волн одинаковой частоты с взаимно перпендикулярной ориентацией векторов , распространяющихся в одном направлении (вдоль оси Z)

У гол отсчитывается по часовой стрелке, если смотреть вдоль направления распространения волны и определяется соотношением

Характер изменения вектора c течением времени в фиксированной точке пространства зависит от сдвига фаз и от соотношений амплитуд Emx и Emy. В общем случае угол может изменяться во времени. Конец вектора с течением времени в фиксированной точке пространства будет описывать линию, называемую годографом. По форме годографа выделяют три типа поляризации:1) линейная; 2) круговая; 3) эллиптическая.

35. Приведите основные виды поляризации электромагнитных волн и их параметры.

По форме годографа выделяют три вида поляризации.

1. Линейная поляризация. Составляющие и синфазны или противофазны.

, где n = 0, ± 1, ± 2,…

Для простоты возьмем n = 0, то есть начальные фазы совпадают.

В фиксированной точке пространства вектор , не меняя ориентации (θ= const) изменяется по модулю, конец вектора с течением времени перемещается вдоль отрезка прямой линии, составляющей с осью х угол θ

О тметим, что если вектор плоской волны имеет одну составляющую, волна линейно поляризована.

2. Круговая поляризация.

= = ,

Рассмотрим 2 случая

Годограф вектора при круговой поляризации

Ориентация вектора в пространстве при круговой поляризации

3. Эллиптическая поляризация

Коэф. Эллиптичности - отношение малой оси поляр. эллипса к большой.

Волны с ортогональными поляризациями- это волны, поляризационные эллипсы которых ортогональны.

Можно получить волну лин. поляризации используя для этого суперпозицию полей 2-х волн с ортогональными эллипт-ми поляризациями и противоположными направлениями вращения.

3 6. Запишите вектор напряженности электрического поля плоской волны линейной поляризации, распространяющейся вдоль оси z. Вектор Е волны наклонен под углом 45° к оси x. Каково соотношение фаз и соотношение амплитуд составляющих вектора?

При линейной поляризации составляющие E_x и E_y синфазны или противофазны. Тогда сдвиг фаз

, где

Возьмем для простоты n=0:

Т огда постоянное значение угла ориентации

37. Запишите вектор напряженности электрического поля плоской волны круговой поляризации правого вращения, распространяющейся вдоль оси z. Каково соотношение фаз и соотношение амплитуд составляющих вектора? Чем определяется направление вращения?

В ыражение для вектора плоской волны в среде без потерь записывается в виде:

А мплитуды составляющих равны, а фазы отличаются на :

Величина вектора :

Т .о., в фиксированной точке пространства вектор , оставаясь неизменным по величине, вращается с угловой частотой ω вокруг направления Число оборотов вектора за секунду равно частоте колебаний.

Конец описывает окружность.

Правая круговая поляризация – вращается по часовой стрелке, если смотреть вдоль направления распространения волны(Ө>0).

38. Запишите вектор напряженности электрического поля плоской волны круговой поляризации левого вращения, распространяющейся вдоль оси z. Каково соотношение фаз и соотношение амплитуд составляющих вектора? Чем определяется направление вращения?

В общем случае выражение для вектора плоской волны в среде без потерь записывается в виде

φ₁ и φ₂ – начальные фазы составляющих E_x и E_y в точке z=0 при t=0.

При круговой поляризации левого вращения имеем:

1. Амплитуды составляющих вектора E_x и E_y равны: E_mx = E_my=E₀ =>

2. Фазы отличаются на

Т.о. в фиксированной точке пространства вектор , оставаясь неизменным по величине, вращается с угловой частотой w вокруг направления .

Ориентация вектора определяется углом θ:

Мгновенное значение вектора , изменяющегося во времени, в некоторой точке пространства записывается так:

В рассматриваемую точку в разные моменты времени приходит вектор разной ориентации. Конец вектора описывает окружность:

Направление вращения определяется разностью фаз

Если

Если