В этой статье вы узнаете о различных видах поляризации света, включая линейную, круговую, эллиптическую, радиальную и азимутальную поляризацию. Рассмотрены основные концепции поляризации и ее связь с электромагнитными волнами. Исследуйте поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Cодержание
Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору с точностью до движения пространства.
Поляризация электромагнитных волн
Для электромагнитных волн поляризация является явлением направленного колебания векторов напряжённости электрического поля (E) или напряжённости магнитного поля (H).
Линейная поляризация света
Линейная поляризация является простейшим случаем поляризации света. В этом случае электрическое поле колеблется в определенном линейном направлении, перпендикулярном оси луча, а магнитное поле колеблется в направлении, перпендикулярном как оси распространения, так и направлению электрического поля.
Круговая и эллиптическая поляризация света
Круговая поляризация может быть получена как суперпозиция колебаний электрического поля в вертикальном и горизонтальном направлениях, оба с одинаковой силой, но относительным изменением фазы на 90°. Это приводит к быстрому вращению вектора электрического поля. Различают левую и правую круговую поляризацию в зависимости от направления вращения вектора.
Если колебания горизонтального и вертикального векторов электрического поля не имеют одинаковой силы, возникает случай эллиптической поляризации, когда вектор электрического поля, спроецированный на плоскость, перпендикулярную направлению распространения, движется по эллипсу.
Радиальная и азимутальная поляризация света
В предыдущих случаях направление вектора электрического поля предполагалось постоянным по всему пространству. Однако, можно также рассмотреть поляризацию света, где направление поля изменяется в зависимости от радиального и азимутального положения.
Теория явления
Развитие волновой теории света было связано с исследованиями ученых Т. Юнга и О. Френеля в начале XIX века. В то время природа световых волн оставалась неизвестной. Было предположено, что свет является продольными волнами, распространяющимися в гипотетической среде - эфире. Однако с помощью опытов по дифракции и интерференции было доказано, что свет является поперечными волнами.
С развитием электромагнитной теории света Максвелла в середине XIX века стало ясно, что свет является частным случаем электромагнитных волн. Электромагнитная теория света объясняет явление поляризации света и позволяет описать различные виды поляризации.
Вывод: существуют различные виды поляризации света, включая линейную, круговую, эллиптическую, радиальную и азимутальную поляризацию. Поляризация света является характеристикой поперечных волн, описывающей поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Ссылки:
См. также
Что нам скажет Википедия?
Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. В плоском пространстве определяет работу для вектора колеблющейся величины, который перпендикулярен направлению распространения волны.
Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору с точностью до движения пространства. Волновой вектор показывает направление распространения волны, а вектор амплитуды показывает, в какую сторону происходят колебания. В трёхмерном пространстве имеется ещё одна степень свободы — возможность вращения вектора амплитуды вокруг волнового вектора. Тройка векторов, сопоставленная каждой точке бирегулярной кривой образует репер Френе.
В общем случае для гармонических волн конец вектора колеблющейся величины описывает в плоскости, поперечной направлению распространения волны, эллипс: это эллиптическая поляризация. Важными частными случаями являются линейная поляризация, при которой колебания возмущения происходят в какой-то одной плоскости, в таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне», и круговая поляризация или циркулярная поляризация, при которой конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний; круговая поляризация (как и эллиптическая) в зависимости от направления вращения вектора может быть положительной или правой и отрицательной или левой.
Для электромагнитных волн поляризация — явление направленного колебания векторов напряжённости электрического поля E или напряжённости магнитного поля H.
В случае плоской монохроматической волны компоненты вектора E напряжённости электрического поля (также как и компоненты вектора H напряжённости магнитного поля) меняются совместно по гармоническому закону:
