（精）电磁场与电磁波课件7.2 波的极化.ppt

正余弦的转换 7.2 平面波的极化 图 椭圆极化波 P255 例7-4和例7-5 sin(-a)=-sin(a) cos(-a)=cos(a) sin(π/2-a)=cos(a) cos(π/2-a)=sin(a) sin(π/2+a)=cos(a) cos(π/2+a)=-sin(a) sin(π-a)=sin(a) cos(π-a)=-cos(a) sin(π+a)=-sin(a) cos(π+a)=-cos(a) 在给定空间点或面上，电场强度矢量的取向随时间变化的特性。 波的极化 一般情况下，沿+z方向传播的均匀平面波，其中 电磁波的极化状态取决于Ex和Ey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。 极化的分类 合成后 （1） 线极化 取z=0 合成波电场大小随时间变化，但矢端轨迹在与x轴为的直线上。 常数 随时间变化 合成后 （2） 圆极化 令 得 常数 随时间变化 特点：合成波电场的大小不随时间改变，但方向却随时间变 化，电场的矢端在一个圆上并以角速度ω 旋转。这 种极化方式称之为圆极化。 右旋圆极化波 o Ex y x E Ey a 右旋圆极化波：若φy － φx＝-π/2，则电场矢端的旋转方向与 电磁波传播方向成右手螺旋关系，称为右旋圆极化波 若以右手的四指随E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右旋圆极化波。 左旋圆极化波 o x E y x E y E a 左旋圆极化波：若φy － φx ＝π/2，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 （3） 椭圆极化 若 和 振幅、相位都不相同。则合成波为椭圆极化波。 令 得 上式中消去t 得 可以证明，椭圆的长轴与 轴的夹角为 椭圆极化的平面波 x y 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。 当?0时，x的相位超前y的相位， 它逆时针方向旋转称之为右旋椭圆极化波； 当? 0， y的相位超前x的相位， 它顺时针方向旋转，成为左旋椭圆极化波。 图 右旋椭圆极化波 合成波极化的小结 线极化： ?φ = 0、±? ； ?φ = 0，在1、3象限，?φ = ± ? ，在2、4象限 椭圆极化：其它情况；?φ ＜ 0，右旋，?φ ＞ 0，左旋 圆极化：?φ = ±? /2，Exm = Eym； 取“－”，右旋圆极化，取“＋”，左旋圆极化 电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差 ?φ＝ φy － φx 对于沿+ z 方向传播的均匀平面波： 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 则 而 右旋 左旋 分解完毕 证明：设电磁波是沿方向z传播的，则左旋圆极化波和右旋圆极化波分别可表示为 右旋圆极化波： 左旋圆极化波： 将两波相加得： 因此，该迭加波为一个线极化波。 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 例 说明下列均匀平面波的极化方式。 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 解：（1） （2） （3） （4） 左旋圆极化波 右旋圆极化波 线极化波 左旋椭圆极化波