Поляризация электромагнитных волн

Электромагнитная природа света.

Во второй половине XIX в. Максвелл создал теорию электромагнитного поля, согласно которой электромагнитные волны, подобно световым, являются поперечными и распространяются в вакууме со скоростью света. Исходя из того, что световые и электромагнитные волны обладают общими свойствами, Максвелл предположил, что свет является частным проявлением электромагнитных волн.

Дальнейшее развитие физики подтвердило это предположение. Стало ясно, что видимый свет — это только небольшой диапазон электромагнитных волн с длиной волны от 3,8 • 10^-7 до 7,6 • 10^-7 м или с частотами от 4,0 • 10¹⁴ до 8,0 • 10¹⁴ Гц

Оптический и видимый диапазоны электромагнитных волн.

1)Свет

2)Ультрафиолетовое излучение

3)Инфракрасное излучение

4)Рентген

5)γ-излучение

6)Микроволны

7)Радиоволны

Волновое уравнение.

Уравнение вида

называется волновым уравнением (точнее – это частный случай волнового уравнения для плоского поля), так как оно является математическим описанием волн.

Или

Волновое уравнение для одной оси координат:

– это любая из составляющих электрического вектора: ( , или ). Иными словами, это возмущение поля в какой-то точке пространства в какой-то момент времени . Тогда можно записать волновое уравнение в общем виде:

(1.3.5)

где – вторая производная возмущения по пространственным координатам,

– вторая производная возмущения по времени,

Смысл этого уравнения заключается в том, что волна образуется тогда, когда у некоторого возмущения вторая производная по пространственным координатам пропорциональна второй производной по времени.

Скорость света.

На данный момент считают, что скорость света в вакууме — фундаментальная физическая постоянная, по определению, точно равная 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч.

Плоские и сферические волны.

Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью.

· Если волновые поверхности – параллельные плоскости, то волна называется плоской;

· если волновые поверхности – концентрические сферы с центром в источнике волны, волна называется сферической.

Поляризация электромагнитных волн.

Поляризация электромагнитных волн (ПЭВ) — одно из фундаментальных свойств оптического излучения (света), состоящее в искажении различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу (направлению распространения световой волны).[1]

ПЭВ — явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля E илинапряженности магнитного поля H.

Когерентное электромагнитное излучение может иметь:

Эллипс поляризации

§ Линейную поляризацию — в направлении, перпендикулярномнаправлению распространения волны;

§ Круговую поляризацию — правую либо левую, в зависимости от направления вращения вектора индукции;

§ Эллиптическую поляризацию — случай, промежуточный между круговой и линейными поляризациями.

Некогерентное излучение может не быть поляризованным, может быть полностью или частично поляризованным любым из указанных способов. В таком случае понятие поляризации понимается статистически.

При теоретическом рассмотрении поляризации волна полагается распространяющейся горизонтально. В этом случае можно рассматривать вертикальную и горизонтальную линейные поляризациии волны.

1. Линейная (плоская ) поляризация: - в процессе распространения волны вектор Е колеблется все время в одной и той же пространственной плоскости, которую называют плоскостью колебаний вектора Е (иногда также плоскостью поляризации волны). Проекция вектора Е на плоскость наблюдения в этом случае будет иметь вид отрезка прямой линии, в связи с чем эту поляризацию и называют линейной или же плоской. Отметим, что плоскость колебания магнитного вектора волны будет перпендикулярна плоскости колебаний вектора Е.

2.Круговая (циркулярная) поляризация: - при такой поляризации вектор Е волны за один период волны делает полный оборот вокруг направления распространения волны, при этом его длина остается постоянной. В плоскости наблюдения проекция вектора Е описывает круг, что и определяет название такой поляризации. Если вектор вращается по часовой стрелке (волна должна распространяться к наблюдателю), то поляризация называется правой круговой, а если против часовой стрелки – то левой круговой поляризацией.

3.Эллиптическая поляризация: - при этой поляризации вектор Е волны за один период волны тоже делает полный оборот вокруг направления распространения волны, но длина вектора Е при этом изменяется таким образом, что конец его описывает в плоскости наблюдения эллипс. . Если вектор Е вращается по часовой стрелке , то поляризация называется правой, а если против – левой эллиптичной