電磁場(chǎng)與電磁波課件波的極化

電磁場(chǎng)與電磁波課件波的極化第一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日7.2平面波的極化

在給定空間點(diǎn)或面上，電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的取向隨時(shí)間變化的特性。

波的極化

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。

極化的分類(lèi)第二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

合成后（1）線(xiàn)極化

取z=0

合成波電場(chǎng)大小隨時(shí)間變化，但矢端軌跡在與x軸為的直線(xiàn)上。常數(shù)隨時(shí)間變化第三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日合成后（2）圓極化令得常數(shù)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)。這種極化方式稱(chēng)之為圓極化。第五頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日右旋圓極化波oExyxE

Eya

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

若以右手的四指隨E的矢端運(yùn)動(dòng)，姆指就指出了波的傳播方向，表示的圓極化波稱(chēng)為右旋圓極化波。第六頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日左旋圓極化波oxEyxEyEa左旋圓極化波：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左手螺旋關(guān)系，稱(chēng)為左旋圓極化波第七頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日（3）橢圓極化

若和振幅、相位都不相同。則合成波為橢圓極化波。

令得上式中消去t得可以證明，橢圓的長(zhǎng)軸與

軸的夾角為

橢圓極化的平面波xy合成電場(chǎng)的矢量箭頭在一橢圓軌跡上旋轉(zhuǎn)，因此我們稱(chēng)這種極化的波為橢圓極化波。第八頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

圖

橢圓極化波

當(dāng)>0時(shí)，x的相位超前y的相位，它逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)稱(chēng)之為右旋橢圓極化波；當(dāng)<0，y的相位超前x的相位，它順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，成為左旋橢圓極化波。第九頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

圖右旋橢圓極化波

第十頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

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；φ

＜

0，右旋，φ

＞

0，左旋

圓極化：φ

=±/2，Exm=Eym；取“－”，右旋圓極化，取“＋”，左旋圓極化

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：第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日例：將方向的直線(xiàn)極化波分解為兩個(gè)振幅相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的圓極化波的疊加形式。解：圓極化波的定義：當(dāng)與的振幅相等，且相位差為時(shí)，合成電場(chǎng)是圓極化波。設(shè)第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日則而右旋左旋分解完畢第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

證明：設(shè)電磁波是沿方向z傳播的，則左旋圓極化波和右旋圓極化波分別可表示為右旋圓極化波：

左旋圓極化波：

將兩波相加得：

因此，該迭加波為一個(gè)線(xiàn)極化波。

例：試證明等幅的左旋圓極化波及右旋圓極化波合成一個(gè)線(xiàn)極化波

第十四頁(yè)，共十六頁(yè)，2022年，8月28日

例

說(shuō)明下列均勻平面波的極化方式。(1)(2)(3)

(4)

解：（1）（2）（3）