Линейная поляризация - Linear polarization

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

В электродинамика, линейная поляризация или плоская поляризация из электромагнитное излучение это ограничение электрическое поле вектор или магнитное поле вектор в заданную плоскость по направлению распространения. Увидеть поляризация и плоскость поляризации за дополнительной информацией.

Ориентация линейно поляризованной электромагнитной волны определяется направлением электрическое поле вектор.^[1] Например, если вектор электрического поля вертикальный (попеременно вверх и вниз по мере распространения волны), то говорят, что излучение имеет вертикальную поляризацию.

Математическое описание

В классический синусоидальный плоское волновое решение уравнение электромагнитной волны для электрический и магнитный поля есть (единицы cgs)

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

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

для магнитного поля, где k - волновое число,

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

это угловая частота волны, и ${\displaystyle c}$ это скорость света.

Вот ${\displaystyle \mid \mathbf {E} \mid }$ это амплитуда поля и

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

это Вектор Джонса в плоскости x-y.

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

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

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

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

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

Если единичные векторы определены так, что

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

и

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

то состояние поляризации можно записать в «базисе x-y» как

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

Смотрите также

• Синусоидальные плоские волновые решения уравнения электромагнитной волны
• Поляризация
  • Круговая поляризация
  • Эллиптическая поляризация
  • Плоскость поляризации
• Поляризация фотона

использованная литература

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

1. Шапира, Джозеф; Шмуэль Ю. Миллер (2007). CDMA-радио с репитерами. Springer. п. 73. ISBN  978-0-387-26329-8.

внешние ссылки

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

Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Администрация общих служб документ: «Федеральный стандарт 1037С».