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1、电磁场与电磁波课件.波的极化本讲稿第一页，共十六页7.2 7.2 平面波的极化平面波的极化 在给定在给定空间空间点或面上，点或面上，电场电场强度矢量的取向随强度矢量的取向随时间时间变化的特性。变化的特性。波的极化波的极化 一般情况下，沿一般情况下，沿+z+z方向传播的均匀平面波，方向传播的均匀平面波，其中其中 电磁波的极化状态取决于电磁波的极化状态取决于Ex和和Ey的振幅之间和相位之间的关系，分为：的振幅之间和相位之间的关系，分为：线极化、圆极化、椭圆极化线极化、圆极化、椭圆极化。极化的分类极化的分类本讲稿第二页，共十六页 合成后合成后（1 1）线极化线极化 取取z z=0=0 合成波电场合成
2、波电场大小大小随时间随时间变化变化，但矢端轨迹在与，但矢端轨迹在与x x轴为的轴为的直线直线上。上。常数常数随时间变化随时间变化本讲稿第三页，共十六页本讲稿第四页，共十六页合成后合成后（2 2）圆极化圆极化 令令得得常数常数随时间变化随时间变化 特点特点：合成波电场的：合成波电场的大小大小不随时间改变，但不随时间改变，但方向方向却随时间变却随时间变 化，电场的矢端在一个圆上并以角速度化，电场的矢端在一个圆上并以角速度 旋转。这旋转。这 种极化方式称之为种极化方式称之为圆极化圆极化。本讲稿第五页，共十六页右旋圆极化波右旋圆极化波oExyxE Eya 右右旋旋圆圆极极化化波波：若若y x-/2，则
3、则电电场场矢矢端端的的旋旋转转方方向向与与 电电磁磁波波传播方向成右手螺旋关系，称为右旋圆极化波传播方向成右手螺旋关系，称为右旋圆极化波 若以若以右手右手的四指随的四指随E的矢端运动，姆指就指出了波的传播方的矢端运动，姆指就指出了波的传播方向，表示的圆极化波称为向，表示的圆极化波称为右旋圆极化波右旋圆极化波。本讲稿第六页，共十六页左旋圆极化波左旋圆极化波oxEyxEyEa 左旋圆极化波左旋圆极化波：若若y x/2，则电场矢端的旋转方向与，则电场矢端的旋转方向与 电磁波传播方向成左手螺旋关系，称为左旋圆极化波电磁波传播方向成左手螺旋关系，称为左旋圆极化波本讲稿第七页，共十六页（3 3）椭圆极化椭
4、圆极化 若若 和和 振幅、相位都不相同。则合成波为椭圆极化波。振幅、相位都不相同。则合成波为椭圆极化波。令令得得上式中消去上式中消去t t 得得可以证明，椭圆的长轴与可以证明，椭圆的长轴与 轴的夹角为轴的夹角为 椭圆极化的平面波椭圆极化的平面波xy合成电场的矢量箭头在一椭圆轨迹上旋转，因此我们称这种极化的合成电场的矢量箭头在一椭圆轨迹上旋转，因此我们称这种极化的波为椭圆极化波。波为椭圆极化波。本讲稿第八页，共十六页 图图 椭圆极化波椭圆极化波 当当 0时，时，x的相位超前的相位超前y的相位，的相位，它逆时针方向旋转称之为右旋椭圆极化波；它逆时针方向旋转称之为右旋椭圆极化波；当当 0，y的相位超
5、前的相位超前x的相位，的相位，它顺时针方向旋转，成为左旋椭圆极化波。它顺时针方向旋转，成为左旋椭圆极化波。本讲稿第九页，共十六页 图图 右旋右旋椭圆极化波椭圆极化波 本讲稿第十页，共十六页 合成波极化的小结合成波极化的小结 线极化：线极化：=0=0、；=0=0，在，在1 1、3 3象限，象限，=，在，在2 2、4 4象限象限 椭圆极化：椭圆极化：其它情况；其它情况；0，右旋，右旋，0，左旋，左旋 圆极化：圆极化：=/2/2，E Exm xm=E Eymym；取取“”，右旋圆极化，取，右旋圆极化，取“”，左旋，左旋圆极化圆极化 电磁波的极化状态取决于电磁波的极化状态取决于Ex和和Ey的振幅的振幅
6、Exm、Eym和相位差和相位差 y x 对于对于沿沿+z 方向传播的均匀平面波：方向传播的均匀平面波：本讲稿第十一页，共十六页例：将 方向的直线极化波分解为两个振幅相等但旋转方向相反的圆极化波的叠加形式。解：圆极化波的定义：当 与 的振幅相等，且 相位差为 时，合成电场 是圆极化波。设本讲稿第十二页，共十六页则而右旋左旋分解完毕本讲稿第十三页，共十六页 证证明明：设设电电磁磁波波是是沿沿方方向向z z传传播播的的，则则左左旋旋圆圆极极化化波波和和右右旋旋圆圆极极化化波波分分别可表示为别可表示为右旋圆极化波：右旋圆极化波：左旋圆极化波：左旋圆极化波：将两波相加将两波相加得：因此，该迭加波为一个线极化波因此，该迭加波为一个线极化波。例：例：试证明等幅的左旋圆极化波及右旋圆极化波合成一个线极化波试证明等幅的左旋圆极化波及右旋圆极化波合成一个线极化波 本讲稿第十四页，共十六页 例例 说明下列均匀平面波的极化方式。说明下列均匀平面波的极化方式。(1)(2)(3)(4)解：解：（1）（2）（3）（4）左旋圆极化波左旋圆极化波右旋圆极化波右旋圆极化波线极化波线极化波左旋椭圆极化波左旋椭圆极化波本讲稿第十五页，共十六页P255例7-4和例7-5本讲稿第十六页，共十六页