第五章-02 均勻平面波在無(wú)界媒質(zhì)中的傳播

15.2電磁波的極化5.2.1極化的概念

5.2.2線(xiàn)極化波5.2.3圓極化波5.2.4橢圓極化波5.2.5極化波的分解5.2.6極化波的工程應(yīng)用25.2.1極化的概念

波的極化表征在空間給定點(diǎn)上電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的取向隨時(shí)間變化的特性,是電磁理論中的一個(gè)重要概念。

在電磁波傳播空間給定點(diǎn)處，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)隨時(shí)間變化的軌跡。

波的極化3

一般情況下，沿+z方向傳播的均勻平面波，其中

電磁波的極化狀態(tài)取決于Ex和Ey的振幅之間和相位之間的關(guān)系，分為：線(xiàn)極化、圓極化、橢圓極化。

極化的三種形式

線(xiàn)極化：電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)軌跡為一直線(xiàn)段

圓極化：電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)軌跡為一個(gè)圓

橢圓極化：電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的端點(diǎn)軌跡為一個(gè)橢圓45.2.2線(xiàn)極化波隨時(shí)間變化

條件：或

合成波電場(chǎng)的模

合成波電場(chǎng)與+x軸的夾角

特點(diǎn)：合成波電場(chǎng)的大小隨時(shí)間變化但其矢端軌跡與x軸的夾角始終保持不變。

結(jié)論：任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的線(xiàn)極化波，當(dāng)它們的相位相同或相差為±π時(shí)，其合成波為線(xiàn)極化波。常數(shù)55.2.3圓極化波則

條件：

合成波電場(chǎng)的模常數(shù)

合成波電場(chǎng)與+x軸的夾角隨時(shí)間變化

特點(diǎn)：合成波電場(chǎng)的大小不隨時(shí)間改變，但方向卻隨時(shí)間變化，電場(chǎng)的矢端在一個(gè)圓上并以角速度ω

旋轉(zhuǎn)。

結(jié)論：任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的線(xiàn)極化波，當(dāng)它們的振幅相同、相位差為±π/2時(shí)，其合成波為圓極化波。6右旋圓極化波oExyxE

Eya

左旋圓極化波oxEyxEyEa

右旋圓極化波：若φy－φx＝－π/2，則電場(chǎng)矢端的旋轉(zhuǎn)方向與電磁波傳播方向成右手螺旋關(guān)系，稱(chēng)為右旋圓極化波

左旋圓極化波：若φy－φx＝π/2，則電場(chǎng)矢端的旋轉(zhuǎn)方向電磁波傳播方向成左手螺旋關(guān)系，稱(chēng)為左旋圓極化波7其它情況下，令，由5.2.4橢圓極化波可得到

特點(diǎn)：合成波電場(chǎng)的大小和方向都隨時(shí)間改變，其端點(diǎn)在一個(gè)橢圓上旋轉(zhuǎn)。8

合成波極化的小結(jié)

線(xiàn)極化：φ＝0、±

。φ＝0，在1、3象限；φ＝±

，在2、4象限。

橢圓極化：其它情況。

0<φ

<，左旋；－<φ＜0，右旋。

圓極化：φ＝±

/2，Exm＝Eym。取“＋”，左旋圓極化；取“－”，右旋圓極化。

電磁波的極化狀態(tài)取決于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差

φ＝φy－φx

對(duì)于沿+z方向傳播的均勻平面波：9

例5.2.1

說(shuō)明下列均勻平面波的極化方式。(1)(2)(3)解：（1）

（2）

（3）右旋圓極化波線(xiàn)極化波左旋橢圓極化波105.2.5極化波的分解任何一個(gè)線(xiàn)極化波都可以表示成旋向相反、振幅相等的兩圓極化波的疊加（參見(jiàn)例5.2.2）。即：任何一個(gè)橢圓極化波也可以表示成旋向相反、振幅不等的兩圓極化波的疊加，即任何一個(gè)線(xiàn)極化波、圓極化波或橢圓極化波可分解成兩個(gè)線(xiàn)極化波的疊加第11頁(yè)5.2.5三種極化的總結(jié)

1.相互關(guān)系：橢圓極化是一般情況,直線(xiàn)極化、圓極化是其特殊情形→由：

←橢圓如果

φ=0或φ=π，得

即或

←直線(xiàn)EyExEyEx第12頁(yè)如果

，得

橢圓(長(zhǎng)短軸與坐標(biāo)軸重合)→如果則

圓→第13頁(yè)2.右(左)旋圓極化波注意波的傳播方向：的旋轉(zhuǎn)方向與符合右(左)螺旋規(guī)則。3.無(wú)論是哪一種極化，任何一個(gè)平面上的瞬時(shí)情況都沿著電磁波傳播的方向以電磁波推進(jìn)的速度向前移動(dòng)。在固定時(shí)間觀(guān)察到的電場(chǎng)沿傳播方向的分布在某一垂直平面內(nèi)的投影，就是固定空間一點(diǎn)觀(guān)察到的電場(chǎng)隨時(shí)間的變化軌跡(以上我們是在空間固定一點(diǎn)觀(guān)察電場(chǎng)隨時(shí)間的變化，即垂直于的平面上來(lái)研究波的極化的)。

14

電磁波的極化在許多領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。如：5.2.6極化波的工程應(yīng)用

在雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)的技術(shù)中，利用目標(biāo)對(duì)