Линейная поляризация

Схема электрического поля световой волны (синий), линейно поляризованной вдоль плоскости (фиолетовая линия) и состоящей из двух ортогональных синфазных компонентов (красная и зеленая волны).

В электродинамике электромагнитного линейная поляризация или плоская поляризация излучения — это удержание вектора электрического поля или вектора магнитного поля в заданной плоскости по направлению распространения. Термин «линейная поляризация» (по-французски: «прямоугольная поляризация ») был придуман Огюстеном-Жаном Френелем в 1822 году. См. поляризацию и плоскость поляризации для получения дополнительной информации.

Ориентация линейно поляризованной электромагнитной волны определяется направлением вектора электрического поля . Например, если вектор электрического поля вертикальен (попеременно вверх и вниз по мере распространения волны), говорят, что излучение вертикально поляризовано.

Математическое описание

Классическое полей синусоидальное плосковолновое решение уравнения электромагнитных волн для электрического и магнитного равно (единицы СГС)

$\mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)=|\mathbf {E} |\mathrm {Re} \left\{|\psi \rangle \exp \left[i\left(kz-\omega t\right)\right]\right\}$

$\mathbf {B} (\mathbf {r} ,t)={\hat {\mathbf {z} }}\times \mathbf {E} (\mathbf {r} ,t)/c$

для магнитного поля, где k — волновое число ,

$\omega _{}^{}=ck$

- угловая частота волны, а $c$ это скорость света .

Здесь $\mid \mathbf {E} \mid$ - амплитуда поля и

$|\psi \rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}\psi _{x}\\\psi _{y}\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}\cos \theta \exp \left(i\alpha _{x}\right)\\\sin \theta \exp \left(i\alpha _{y}\right)\end{pmatrix}}$

— вектор Джонса в плоскости xy.

Волна линейно поляризована, когда фазовые углы $\alpha _{x}^{},\alpha _{y}$ равны,

$\alpha _{x}=\alpha _{y}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ \alpha$.

Это представляет собой волну, поляризованную под углом $\theta$ относительно оси х. В этом случае вектор Джонса можно записать

$|\psi \rangle ={\begin{pmatrix}\cos \theta \\\sin \theta \end{pmatrix}}\exp \left(i\alpha \right)$.

Векторы состояния для линейной поляризации по x или y являются частными случаями этого вектора состояния.

Если единичные векторы определены так, что

$|x\rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}1\\0\end{pmatrix}}$

и

$|y\rangle \ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\begin{pmatrix}0\\1\end{pmatrix}}$

тогда состояние поляризации можно записать в «базисе xy» как

$|\psi \rangle =\cos \theta \exp \left(i\alpha \right)|x\rangle +\sin \theta \exp \left(i\alpha \right)|y\rangle =\psi _{x}|x\rangle +\psi _{y}|y\rangle$.

См. также

• Синусоидальные плосковолновые решения уравнения электромагнитных волн
• поляризация
  • Круговая поляризация
  • Эллиптическая поляризация
  • Плоскость поляризации
• Поляризация фотонов

Ссылки

• Джексон, Джон Д. (1998). Классическая электродинамика (3-е изд.) . Уайли. ISBN  0-471-30932-Х .

Внешние ссылки

• Анимация линейной поляризации (на YouTube)
• Сравнение линейной поляризации с круговой и эллиптической поляризациями (анимация YouTube)

В этой статье использованы общедоступные материалы из Федеральный стандарт 1037C . Управление общего обслуживания . Архивировано из оригинала 22 января 2022 года.