电磁场与电磁波课件7.2 波的极化

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1、正余弦的转换sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(/2-a)=cos(a) cos(/2-a)=sin(a)sin(/2+a)=cos(a)cos(/2+a)=-sin(a) sin(-a)=sin(a) cos(-a)=-cos(a) sin(+a)=-sin(a) cos(+a)=-cos(a)7.2 平面波的极化 在给定空间点或面上,电场强度矢量的取向随时间变化的特性。波的极化一般情况下,沿+z方向传播的均匀平面波,其中 电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅之间和相位之间的关系,分为:线极化、圆极化、椭圆极化。极化的分类合成后(1) 线极化 取z=0合成

2、波电场大小随时间变化,但矢端轨迹在与x轴为的直线上 。常数随时间变化合成后(2) 圆极化 令得常数随时间变化特点:合成波电场的大小不随时间改变,但方向却随时间变化,电场的矢端在一个圆上并以角速度 旋转。这种极化方式称之为圆极化。右旋圆极化波oExyxEEy a右旋圆极化波:若y x-/2,则电场矢端的旋转方向与 电磁波传播方向成右手螺旋关系,称为右旋圆极化波若以右手的四指随E的矢端运动,姆指就指出了波的传播方 向,表示的圆极化波称为右旋圆极化波。左旋圆极化波oxEyxEyEa左旋圆极化波:若y x /2,则电场矢端的旋转方向与电磁波传播方向成左手螺旋关系,称为左旋圆极化波(3) 椭圆极化 若

3、和 振幅、相位都不相同。则合成波为椭圆极化波。 令得上式中消去t 得可以证明,椭圆的长轴与 轴的夹角为椭圆极化的平面波xy合成电场的矢量箭头在一椭圆轨迹上旋转,因此我们称这种极 化的波为椭圆极化波。图 椭圆极化波 当0时,x的相位超前y的相位, 它逆时针方向旋转称之为右旋椭圆极化波; 当 0, y的相位超前x的相位, 它顺时针方向旋转,成为左旋椭圆极化波。图 右旋椭圆极化波 合成波极化的小结线极化: = 0、 ; = 0,在1、3象限, = ,在2、4象限椭圆极化:其它情况; 0,右旋, 0,左旋圆极化: = /2,Exm = Eym;取“”,右旋圆极化,取“”,左旋圆极 化电磁波的极化状态取

4、决于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差 y x对于沿+ z 方向传播的均匀平面波:例:将 方向的直线极化波分解为两个振幅相等但旋转方向相反的圆极化 波的叠加形式。解:圆极化波的定义:当 与 的振幅相等,且 相位差为 时,合成电场 是圆极化波。设则而右旋左旋分解完毕证明:设电磁波是沿方向z传播的,则左旋圆极化波和右旋圆 极化波分别可表示为右旋圆极化波: 左旋圆极化波: 将两波相加得: 因此,该迭加波为一个线极化波。 例: 试证明等幅的左旋圆极化波及右旋圆极化波合成一个线 极化波 例 说明下列均匀平面波的极化方式。( 1 )( 2 )( 3 ) ( 4 ) 解:(1)(2)(3)(4)左旋圆极化波右旋圆极化波线极化波左旋椭圆极化波 P255 例7-4和例7-5

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