Поляризация электромагнитных волн

При рассмотрении плоской волны в однородной изотропной среде было показано, что она является поперечной, т.е. векторы и перпендикулярны направлению распространения (оси ). В целях упрощения полагалось, что вектор ориентирован вдоль оси , и было установлено, что в этом случае вектор ориентирован по оси (рисунок 50).

Рисунок 50 − Простейший случай линейно поляризованной волны

,

.

Однако следует иметь в виду, что ориентация векторов и относительно координатных осей зависит от источника, создающего волну. В общем случае направления векторов могут отличаться от направления координатных осей, а значит, каждый из векторов поля может иметь составляющие по обеим координатным осям, причем начальные фазы составляющих могут отличаться. Это приводит к тому, что положение вектора в пространстве будет отличаться от простейшего случая, когда этот вектор всегда колеблется в плоскости .

Поляризация электромагнитной волы − ориентация в пространстве вектора напряженности электрического поля .

Различают три вида поляризации: линейную, круговую и эллиптическую. Как будет показано, все эти три вида являются частными случаями общего эллиптического представления.

Линейная поляризация

Простейшим случаем является линейная поляризация. Если рассмотреть выражение для вектора :

,

то окажется, что половину периода направление вектора совпадает с положительным направлением оси , а вторую половину − противоположно ему (рисунок 50). Таким образом, в фиксированной точке пространства конец вектора с течением времени перемещается вдоль отрезка прямой линии, а величина вектора изменяется в интервале . Волны, имеющие такой характер ориентации вектора , называются линейно поляризованными. Плоскость, проходящую через направление распространение волны и вектор , называют плоскостью поляризации. В рассматриваемом примере плоскостью поляризации является плоскость .

Рисунок 51 − Электромагнитная волна с линейной поляризацией

Линейная поляризация исключительно часто применяется в антенной технике. Так, все местное (не спутниковое) теле- и радиовещание производится на радиоволнах линейной поляризации. Положение плоскости поляризации полностью определяется ориентацией приемных и передающих антенн. Так как плоскостью линейной поляризации может быть как плоскость параллельная земной поверхности, так и перпендикулярная ей, то обычно их называют соответственно горизонтальной и вертикальной плоскостью поляризации. Так, телевещание обычно производится в горизонтальной плоскости поляризации, а радиовещание − в вертикальной, хотя бывают и исключения.