Поляризация

Амплитуда является вектором, это говорит об очень важном параметре электромагнитной волны — поляризации.

Свет, в котором направления колебаний векторов Е и Н упорядочены каким-либо образом,называетсяполяризованным. Поляризация характеризует пространственное расположение вектора возмущения. Если это расположение постоянно, то свет поляризован; если расположение вектора возмущения меняется во времени и в пространстве, то свет неполяризован.- вектор возмущения.

Если колебания вектора происходят только в одной проходящей через луч света плоскости, то будетлинейно поляризованная (плоско поляризованная) волна.

Если конец вектора описывает окружность, то волна называется поляризованной по кругу или циркулярно поляризованная волна.

Если конец вектора описывает эллипс, то такая волна называетсяэллиптически-поляризованной.

t = 0

линейно поляризованная волна циркулярно поляризованная волна

Из уравнения Максвелла следует, что электромагнитная волна:

1. поперечна

2. в общем случае поляризована эллиптически

Возмущения, которые происходят в среде, ортогональны направлению распространения волны.

Множество волновых лучей – получим плоскость.

x

z

y

Любую волну можно разложить в спектр.

I~ , где- сопряженное

I– интенсивность света

если синус

если косинус

Формула Эйлера:

Вектор может принимать в пространстве различные положения; пространственное расположениехарактеризует поляризацию волны.

Эллиптически поляризованная волна

Эллиптически поляризованный свет (как и циркулярно поляризованный свет) бывает двух видов:

• правого вращения (по часовой стрелке)

• левого вращения (против часовой стрелки)

В общем случае свет эллиптически поляризованный, в частном случае свет может вырождаться в круговую и линейную поляризацию.

Любой вид поляризации можно представить как результат взаимодействия двух линейно поляризованных волн, распространяющихся в одном и том же направлении и с ортогональным расположением плоскостей поляризации — говорят о суперпозиции двух волн.

Интерференцией волнназывается явление наложения волн, при котором происходитустойчивое во времени их взаимное усиление в одних точках пространстваи ослабление в других в зависимости от соотношения между фазами этих волн.

Рассмотрим общий случай (векторная интерференция):

Выберем систему координат так, чтобы она совпадала с плоскостями линейно поляризованного света.

Поскольку мы находимся в одной и той же точке

Что будет происходить с результирующей волной?

∆

1. ∆φ=0 — находятся в фазе: в один и тот же момент достигают максимума/минимума (различного по величине).

Результирующий вектор колеблется вдоль диагонали. Ни при каких условиях волны не будут уничтожать друг друга.

В общем случае: ∆φ = 0 = 2πn

2. ∆φ = π,

Результирующий вектор колеблется вдоль другой диагонали.

В общем случае: ∆φ = π = (2n + 1)π

3. ∆φ =- разность фаз между двумя лучами

sin= 1 =max

Через - уменьшится, - возрастет.

— кривая эллипса.

Вращение по часовой стрелке.

4. ∆φ = -

То же самое только вращение против часовой стрелки.

Интенсивность света не изменяется.

Общий случай для III и IV:

∆φ =

Если ∆φ, то будет эллипс, который будет располагаться в этом прямоугольнике, но его оси будут каким-то образом ориентированы.

Вначальный момент времени ∆φ=0 – прямая линия; при увеличении ∆φ линия превращается в эллипс, радиусы (оси) которого принимают вид вертикальных линий, меняет свое направление вращения увеличивающийся эллипс; далее эллипс снова уменьшается и постепенно вырождается в прямую линию.

В пространстве:

∆φ = 0 = 2πn– в фазе

∆φ = π = (2n+ 1)π – в противофазе

Отклонение будет в другую сторону, и результирующее колебание будет другое.

∆φ =- против часовой стрелки

∆φ = - - по часовой стрелки