电磁场与电磁波课件波的极化

电磁场与电磁波课件波的极化第一页，共十六页，编辑于2023年，星期日7.2平面波的极化

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。

极化的分类第二页，共十六页，编辑于2023年，星期日

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。常数随时间变化第三页，共十六页，编辑于2023年，星期日第四页，共十六页，编辑于2023年，星期日合成后（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。第五页，共十六页，编辑于2023年，星期日右旋圆极化波oExyxE

Eya

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。第六页，共十六页，编辑于2023年，星期日左旋圆极化波oxEyxEyEa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，称为左旋圆极化波第七页，共十六页，编辑于2023年，星期日（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波为椭圆极化波。第八页，共十六页，编辑于2023年，星期日

图

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。第九页，共十六页，编辑于2023年，星期日

图右旋椭圆极化波

第十页，共十六页，编辑于2023年，星期日

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：第十一页，共十六页，编辑于2023年，星期日例：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。设第十二页，共十六页，编辑于2023年，星期日则而右旋左旋分解完毕第十三页，共十六页，编辑于2023年，星期日

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

第十四页，共十六页，编辑于2023年，星期日

例

说明下列均匀平面波的极化方式。(1)(2)(3)

(4)

解：（1）（2）（3）