1、第六章 平面電磁波,6.3 電磁波的極化,主要內(nèi)容,線極化波 圓極化波 橢圓極化波,學(xué)習(xí)目的,掌握極化的定義、分類 靈活判定波的極化方式,6.3.1 極化的概念,極化是指電場強(qiáng)度E的矢端在空間固定點(diǎn)上隨時間的變化所描繪 的軌跡。,1.若矢端軌跡是一條直線，稱該波為線極化波。,2.若矢端軌跡是圓，稱該波為圓極化波。,3. 若矢端軌跡為橢圓，稱該波為橢圓極化波。,波的極化描述在電磁波傳播過程中E/H方向的變化。一般情況下， E、H在等相位面上有兩個分量，下面以E為例討論。設(shè)電磁波沿+z方向傳播。,其中,6.3.2 極化形式,1. 線極化,設(shè)初相位為0,在z=0的等相位面上,（1）若Ex、Ey相位相

2、同，即,合成電磁波場強(qiáng)的大小為,合場強(qiáng)的方向用E與x軸的夾角表示,=常數(shù)0,可以看出，合場強(qiáng)的大小隨時間t作正弦變 化，而合場強(qiáng)的方向與x軸保持恒定的夾角， 即方向不變，說明電場矢量的矢端軌跡為一條 直線，這種波稱為線極化波。,空間固定點(diǎn)處E的變化,（2）若Ex、Ey相位差為即,合成電磁波場強(qiáng)的大小為,合場強(qiáng)的方向與x軸的夾角為,=常數(shù)0,設(shè) 初相位0，在z=0的等相位面上有,當(dāng)E的兩個分量相位差為0、時，E的矢端軌跡均沿直線變化，波 均為線極化波。,如果合場強(qiáng)矢量只在水平方向上變化，稱為水平極化波；如果只在垂 直方向上變化，稱為垂直極化波。前兩節(jié)中設(shè) 就是沿x方向的線 極化波。,兩個相位相同

3、，振幅不等的空間相互正交的線極化平面波，合成后 仍然形成一個線極化平面波。反之，任一線極化波可以分解為兩個相位 相同，振幅不等的空間相互正交的線極化波。,2.圓極化波,若Ex、Ey相位差為/2，即 ，,合成電磁波場強(qiáng)的大小為,合場強(qiáng)的方向與x軸的夾角為,=常數(shù),若Ex、Ey振幅相等，即 ，在z=0的等相位面上,Ey,Ex,E,y,x,0,由此可見，合場強(qiáng)的模為一定值，方向以角速度逆時針旋轉(zhuǎn)，故電場強(qiáng)度的矢端軌跡為一圓，這種波稱為圓極化波。,當(dāng) 時,合成電磁波場強(qiáng)的大小為,合場強(qiáng)的方向與x軸的夾角為,由此可見，合場強(qiáng)的模為一定值，方向以角速度順時針旋轉(zhuǎn)，故電場強(qiáng)度的矢端軌跡仍為一圓，這種波稱為圓

4、極化波。,圓極化波根據(jù)場強(qiáng)矢量E的旋轉(zhuǎn)方向，可將其分為左旋圓極化波和右 旋圓極化波。它們的判定如下：,若 ，表示E以角 頻率在xoy平面上沿逆時針旋轉(zhuǎn)； 其旋轉(zhuǎn)方向與傳播方向成右手關(guān)系 。此時稱波為右旋圓極化波。,若 ，表示E以角 頻率在xoy平面上沿順時針旋轉(zhuǎn)； 其旋轉(zhuǎn)方向與傳播方向成左手關(guān)系。 此時稱波為左旋圓極化波。,Ey 比 Ex 滯后,Ey 比 Ex 超前,x-y=90 Ex分量超前Ey分量90,左旋極化波,右旋極化波,x-y=-90 Ex分量落后Ey分量90,不同旋轉(zhuǎn)方向的圓極化波,3.橢圓極化波,兩式移項(xiàng)，平方相加得,若Ex、Ey振幅不等，即 ，在z=0的等相位面上,若Ex、Ey

5、相位差為/2，即 ，,顯然上式說明 的矢端軌跡為一橢圓，這種波稱為橢圓極化波。長短軸與坐標(biāo)軸吻合。,可得,其中,若Ex、Ey振幅不等，且二者相位差不是/2，即 。則由,可見，合場強(qiáng) 的矢端軌跡仍為一橢圓，只是長短軸不再與坐標(biāo)軸 吻合。,一般來講，任何極化波均可以分解為兩個極化方向相互垂直的線極化波，也可以分解為兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓極化波（見例6-6）。,（2）若 ，為右旋橢圓極化波；若 ，為左旋橢圓極化波。,（1）當(dāng) 0 時，Ey分量比 Ex 滯后，與傳播方向 形成右旋橢圓極化波；當(dāng) 0 時， Ey分量比 Ex 超前，與傳播方向 形成左旋橢圓極化波。,同樣，橢圓極化波根據(jù)場強(qiáng)矢量 的旋轉(zhuǎn)方向，也可將其分為左旋橢 圓極化波和右旋橢圓極化波。其判定方法有兩種:,極化的方向?yàn)槠矫娌妶鰪?qiáng)度矢量的方向，表征E的方向隨時間變化的特性，并用E的端點(diǎn)在空間描繪出的軌跡來表示。,極化是電磁場的重要特性。,總結(jié),坐標(biāo)軸 吻合,其余情況均為橢圓極化波。,例