均匀平面波的极化

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1、均匀平面波的极化假设均匀平面波沿z方向传播，其电场矢量位于xy平面，一般情况下，电场有沿x方向及沿y方向的两个分量，可表示为（6-43）其瞬时值为（6-44a）（6-44b）这两个分量叠加(矢量和)的结果随、、Exm、Eym的不同而不同。两个同频率同传播方向的互相正交的电场强度（或磁场强度），在空间任一点合成矢量的大小和方向随时间变化的方式，称为电磁波的极化（polarization），在物理学中称之为偏振。极化通常用合成矢量的端点随时间变化的轨迹来描述，可分为直线极化、圆极化和椭圆极化三种。一、均匀平面波的三种极化形式1．直线极化令，当或时，方向与x轴为的夹角（6-45）“＋

2、”对应于，“－”对应于。与时间无关，即E的振动方向不变，轨迹是一条直线，故称之为直线极化或线极化（linearpolarization），如图6-6所示。（a）＝0（b）＝图6-6线极化波电场的振动轨迹xyOExEyEyOExEyEx众所周知，光波也是电磁波。但是光波不具有固定的极化特性，或者说，其极化特性是随机的。光学中将光波的极化称为偏振，因此，光波通常是无偏振的。为了获得偏振光必须采取特殊方法。立体电影是利用两个相互垂直的偏振镜头从不同的角度拍摄的。因此，观众必须佩带一副左右相互垂直的偏振镜片，才能看到立体效果。2．圆极化当而且=E时，的振幅为（6-46a）yxOE

3、ExEy右旋左旋图6-7圆极化波电场的振动轨迹上式表明的大小不随时间变化。的方向与x轴的夹角为这表明，对于给定z值的某点，随时间的增加，的方向以角频率作等速旋转，其矢量端点轨迹为圆，故称为圆极化（circularpolarization）。当时，，的旋向与波的传播方向成右手螺旋关系，称为右旋圆极化波（right-handedcircularlypolarizedwave）；当时，，的旋向与波的传播方向成左手螺旋关系，称为左旋圆极化波（left-handedcircularlypolarizedwave），如图6-7所示。前面考虑的是z固定，场强的大小和方向随时间的变化情况，

4、称为时间极化。如果时间固定,场强的大小和方向随位置的变化情况称为空间极化。图6-8a表示固定某一时刻，右旋圆极化波的电场矢量随距离z的变化情况，z愈大圆极化的起始角度愈负，图6-8b是某一时刻左旋圆极化波的电场矢量随z的变化情况。（b）左旋圆极化波图6-8圆极化波的空间极化zxyOzxyO（a）右旋圆极化波3．椭圆极化最一般的情况是电场两个分量的振幅和相位为任意值。从式（6-44）中消去　　　，可以得到电场变化的轨迹方程，把式（6-44）展开把上两式分别乘　　和　　并相减，得同理可得把以上两式两边平方后相加，得（6-47）yxOEExEy右旋左旋图6-9椭圆极化波电场的振动轨迹

5、这是一个椭圆方程，合成电场的矢量端点在一椭圆上旋转，如图6-9所示，称之为椭圆极化（ellipticalpolarization）。当时，旋向成右手螺旋关系，时，称为左旋椭圆极化波。与波的传播方向称为右旋椭圆极化波，反之，当