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电磁波的极化_图文

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内容提示: 第六章 平面电磁波6.3 电磁波的极化 主要内容 线极化波 圆极化波 椭圆极化波学习目的 掌握极化的定义、分类 灵活判定波的极化方式 6.3.1 极化的概念波的极化描述在电磁波传播过程中E/H方向的变化。一般情况下,E、H在等相位面上有两个分量,下面以E为例讨论。设电磁波沿+z方向传播。x x y yE e E e E    其中  cosx xm xE E t kz        cosy ym yE E t kz     极化是指电场强度E的矢端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。1.若矢端轨迹是一条直线,称该波为线极化波。2.若矢端轨迹是圆,称该波为圆极化波。3. 若矢端轨迹为椭圆,称该波为椭圆极化波。...

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第六章 平面电磁波6.3 电磁波的极化 主要内容 线极化波 圆极化波 椭圆极化波学习目的 掌握极化的定义、分类 灵活判定波的极化方式 6.3.1 极化的概念波的极化描述在电磁波传播过程中E/H方向的变化。一般情况下,E、H在等相位面上有两个分量,下面以E为例讨论。设电磁波沿+z方向传播。x x y yE e E e E    其中  cosx xm xE E t kz        cosy ym yE E t kz     极化是指电场强度E的矢端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。1.若矢端轨迹是一条直线,称该波为线极化波。2.若矢端轨迹是圆,称该波为圆极化波。3. 若矢端轨迹为椭圆,称该波为椭圆极化波。 6.3.2 极化形式1. 线极化 0cosx xmE E t kz       0cosy ymE E t kz     设初相位为0(1)若E x 、 E y 相位相同,即0 x y    设初相位为0  cosx xmE E t kz      cosy ymE E t kz   在z=0的等相位面上cosx xmE E t  cosy ymE E t  E yE xyx0 合成电磁波场强的大小为2 2 2 2cosx y xm ymE E E E E t     合场强的方向用E与x轴的夹角表示y ymE Earctg arctg   常数>0一、三象限x xmarctg arctgE E  =常数>0可以看出,合场强的大小随时间t作正弦变化,而合场强的方向与x轴保持恒定的夹角,即方向不变,说明电场矢量的矢端轨迹为一条直线,这种波称为线极化波。E yE xyx0E 空间固定点处 E E 的变化 (2)若E x 、 E y 相位差为π即πx y   cosx xmE E t    cos π cosy ym ymE E t E t      E yEEy设 初相位0,在z=0的等相位面上有x合成电磁波场强的大小为2 2 2 2cosx y xm ymE E E E E t     合场强的方向与x轴的夹角为y ymx xmE Earctg arctgE E   =常数<0二、四象限E xx0 当E的两个分量相位差为0、π时,E的矢端轨迹均沿直线变化,波均为线极化波。如果合场强矢量只在水平方向上变化,称为水平极化波;如果只在垂直方向上变化,称为垂直极化波。前两节中设 就是沿x方向的线极化波。x xE e E  两个相位相同,振幅不等的空间相互正交的线极化平面波,合成后仍然形成一个线极化平面波。反之,任一线极化波可以分解为两个相位相同,振幅不等的空间相互正交的线极化波。 2.圆极化波若E x 、 E y 相位差为π/2,即 ,π2x y     cosx xmE E t kz    πcos sin2y ym ymE E t kz E t kz         i i若E x 、 E y 振幅相等,即 ,在z=0的等相位面上xm ym mE E E  yt cos cosx xm mE E t E t     sin siny ym mE E t E t    合成电磁波场强的大小为2 2x y mE E E E   合场强的方向与x轴的夹角为yxEarctg tE   =常数E yE xEx0由此可见,合场强的模为一定值,方向以角速度ω逆时针旋转,故电场强度的矢端轨迹为一圆,这种波称为圆极化波。 当 时π2x y    合成电磁波场强的大小为2 2x y mE E E E   合场强的方向与x轴的夹角为yxEarctg tE    由此可见,合场强的模为一定值,方向以角速度ω顺时针旋转,故电场强度的矢端轨迹仍为一圆,这种波称为圆极化波。 圆极化波根据场强矢量E的旋转方向,可将其分为左旋圆极化波和右旋圆极化波。它们的判定如下:若 ,表示E以角频率 ω 在 xoy 平面上沿逆时针旋转;其旋转方向与传播方向成右手关系yxEarctgEt    E yEy左旋右旋E y 比 E x滞后。此时称波为右旋圆极化波。若 ,表示E以角频率 ω 在 xoy 平面上沿顺时针旋转;其旋转方向与传播方向成左手关系。此时称波为左旋圆极化波。yxEarctgEt     E xx0E y 比 E x超前   x -  y =90ºE x 分量超前E y 分量90 °左旋极化波 右旋极化波  x -  y =-90ºE x 分量落后E y 分量90 ° 不同旋转方向的圆极化波 3.椭圆极化波E E t若E x 、 E y 振幅不等,即 ,在z=0的等相位面上xm ymE E 若E x 、 E y 相位差为π/2,即 ,π2x y     cosx xmE E t kz    πcos sin2y ym ymE E t kz E t kz         ycosx xmE E t  siny ymE E t  两式移项,平方相加得222 21yxxm ymEEE E 显然上式说明 的矢端轨迹为一椭圆,这种波称为椭圆极化波。长短轴与坐标轴吻合。EyxE ymE xmE   cosx xm xE E t kz      cosy ym yE E t kz     可得22E EE E  若E x 、 E y 振幅不等,且二者相位差不是π/2,即 。则由π2x y   yxx 'y 'E y mE x mE22 cos siny yx xxm xm ym ymE EE EE E E E           其中x y    可见,合场强 的矢端轨迹仍为一椭圆,只是长短轴不再与坐标轴吻合。E (1)当  > 0 时,E y 分量比 E x 滞后,与传播方向 形成右旋椭圆极化波;当  <0 时, E y 分量比 E x 超前,与传播方向 形成左旋椭圆极化波。zeze同样,椭圆极化波根据场强矢量 的旋转方向,也可将其分为左旋椭圆极化波和右旋椭圆极化波。其判定方法有两种:E一般来讲,任何极化波均可以分解为两个极化方向相互垂直的线极化波,也可以分解为两个旋转方向相反的圆极化波(见例6-6)。(2)若 ,为右旋椭圆极化波;若 ,为左旋椭圆极化波。d0dtd0dt 极化的方向为平面波电场强度矢量的方向,表征E的方向随时间变化的特性,并用E的端点在空间描绘出的轨迹来表示。极化是电磁场的重要特性。极化的方向为平面波电场强度矢量的方向,表征E的方向随时间变化的特性,并用E的端点在空间描绘出的轨迹来表示。极化是电磁场的重要特性。EH 总结若0x y   波为一、三象限线极化波。若πx y    波为二、四象限线极化波。若π2x y    且振幅相等,表示 超前,为右旋圆极化波。x若π2x y    且振幅相等,表示 超前,为左旋圆极化波。y2若π2x y    但振幅不等,表示 超前,为左椭旋圆极化波。y若π2x y    但振幅不等,表示 超前,为右旋椭圆极化波。x坐标轴吻合其余情况均为椭圆极化波。 例 6-7 判断下列平面电磁波的极化形式:0004 20π(1) ( )(2) ( 2 )(3) ( 3 )(4) ( )10jkzx yjkzx yjkyx zj zx yE E e je eE E je je eE E e je eE e je e              解:(1) 右旋圆极化波(2) 二、四象限的线极化波(3) 右旋椭圆极化波(4) 左旋圆极化波 作业:P214 6-19

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