電磁場與電磁波課件波的極化

電磁場與電磁波課件波的極化第一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日7.2平面波的極化

在給定空間點或面上，電場強度矢量的取向隨時間變化的特性。

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系，分為：線極化、圓極化、橢圓極化。

極化的分類第二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

合成后（1）線極化

取z=0

合成波電場大小隨時間變化，但矢端軌跡在與x軸為的直線上。常數(shù)隨時間變化第三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日第四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日合成后（2）圓極化令得常數(shù)隨時間變化

特點：合成波電場的大小不隨時間改變，但方向卻隨時間變化，電場的矢端在一個圓上并以角速度ω旋轉。這種極化方式稱之為圓極化。第五頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日右旋圓極化波oExyxE

Eya

右旋圓極化波：若φy－φx＝-π/2，則電場矢端的旋轉方向與電磁波傳播方向成右手螺旋關系，稱為右旋圓極化波

若以右手的四指隨E的矢端運動，姆指就指出了波的傳播方向，表示的圓極化波稱為右旋圓極化波。第六頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日左旋圓極化波oxEyxEyEa左旋圓極化波：若φy－

φx＝π/2，則電場矢端的旋轉方向與電磁波傳播方向成左手螺旋關系，稱為左旋圓極化波第七頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日（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，橢圓的長軸與

軸的夾角為

橢圓極化的平面波xy合成電場的矢量箭頭在一橢圓軌跡上旋轉，因此我們稱這種極化的波為橢圓極化波。第八頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

圖

橢圓極化波

當>0時，x的相位超前y的相位，它逆時針方向旋轉稱之為右旋橢圓極化波；當<0，y的相位超前x的相位，它順時針方向旋轉，成為左旋橢圓極化波。第九頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

圖右旋橢圓極化波

第十頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

合成波極化的小結

線極化：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

對于沿+z方向傳播的均勻平面波：第十一頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日例：將方向的直線極化波分解為兩個振幅相等但旋轉方向相反的圓極化波的疊加形式。解：圓極化波的定義：當與的振幅相等，且相位差為時，合成電場是圓極化波。設第十二頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日則而右旋左旋分解完畢第十三頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

證明：設電磁波是沿方向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，該迭加波為一個線極化波。

例：試證明等幅的左旋圓極化波及右旋圓極化波合成一個線極化波

第十四頁，共十六頁，編輯于2023年，星期日

例

說明下列均勻平面波的極化方式。(1)(2)(3)

(4)

解：（1）（2）（3）