Цель работы: изучение видов поляризации электромагнитных волн
и параметров, предназначенных для количественной характеристики
свойства «поляризация»; измерение поляризационной диаграммы плоских электромагнитных волн с различными видами поляризации.
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
1.1. Виды поляризации электромагнитных волн
При решении многих электродинамических задач необходимо знать
ориентацию векторов напряженности электрического и магнитного
поля электромагнитной волны в заданной точке пространства относительно неподвижной системы координат, одна из осей которой параллельна направлению распространения волны.
Под поляризацией электромагнитной волны понимается закон
изменения величины и направления вектора напряженности электрического поля Е этой волны в фиксированной точке пространства в
плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны,
за промежуток времени, равный периоду колебаний Т.
Графической характеристикой поляризации является кривая, описываемая концом вектора Е за вышеупомянутый промежуток времени
на плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны (годограф вектора Е).
Различают электромагнитные волны с линейной, круговой и
эллиптической поляризацией. Для линейно поляризованной волны годографом вектора Е является отрезок прямой линии (рис. 1, а), для
волны с круговой поляризацией окружность (рис. 1, б), а для волны
с эллиптической поляризацией эллипс (рис. 1, в).
Плоскостью поляризации электромагнитной волны называется плоскость, в которой расположены вектор Е и вектор Пойнтинга П этой
волны. Для линейно поляризованной волны положение плоскости поляризации относительно неподвижной системы координат с течением
времени остается неизменным, а для волн с эллиптической и круговой поляризацией эта плоскость с течением времени вращается вокруг оси, параллельной направлению распространения этих волн.
Математическое описание поляризационных свойств электромагнитной волны имеет наиболее простой вид для плоской однородной
гармонической волны. Векторы Е и Н этой волны целиком лежат в
плоскости ее фазового фронта, а направление распространения волны
совпадает с направлением нормали к плоскости фазового фронта.
Если декартову систему координат x, y, z разместить так, чтобы ось
0z совпадала с направлением распространения волны, а плоскость х0у
была параллельна плоскости ее фазового фронта, то вектор Е этой
волны в общем случае будет иметь две составляющие 11 и 11, причем сам вектор Е и его составляющие будут зависеть только от одной
пространственной координаты z и от времени t:
11 2 3 1 3 1 4 1 2 3 2 3 2 4 1 2 32
где 11 , 11 орты декартовой системы координат.
(1)
Так как мы рассматриваем гармоническую электромагнитную