Phân cực hình elip. Đặc điểm nhận tín hiệu có phân cực tròn

Hãy theo hướng của trục oz hai sóng điện từ lan truyền. Cường độ điện trường của một sóng dao động theo phương của trục ôi trong pháp luật EY(z, t)= Eosin(kz-wt) và cái còn lại - theo hướng của trục CON BÒ ĐỰC trong pháp luật Ví dụ (z, t)= Eocos(kz-wt) Pha dao động của sóng có điện trường hướng dọc theo trục CON BÒ ĐỰC, tụt lại phía sau p/2 từ pha của một sóng khác. Chúng ta hãy tìm hiểu bản chất dao động của vectơ lực căng của sóng thu được.

Bạn có thể chỉ cần đảm bảo rằng mô đun của sóng thu được không thay đổi theo thời gian và luôn bằng Eo. Tiếp tuyến của góc giữa trục CON BÒ ĐỰC và vectơ cường độ điện trường tại điểm z bằng
tgj= = =tg(kz-wt). (1)

Từ (1) suy ra góc giữa vectơ cường độ điện trường của sóng và trục OX-j- thay đổi theo thời gian theo quy luật j(t)=kz-wt.Vectơ cường độ điện trường quay đều với vận tốc góc bằng w. Phần cuối của vectơ cường độ điện trường di chuyển dọc theo một đường xoắn ốc (xem Hình 27). Nếu bạn nhìn vào sự thay đổi của vectơ cường độ từ gốc theo hướng truyền sóng, thì chuyển động quay xảy ra theo chiều kim đồng hồ, tức là. theo hướng của vectơ cảm ứng từ. Sóng như vậy gọi là sóng phân cực tròn phải.

Sóng điện từ với phân cực tròn, rơi vào một chất, truyền chuyển động quay cho các electron của chất đó.

Nhiệm vụ 3. Phẳng sóng điện từ có phân cực tròn rơi theo chiều kim đồng hồ trên một tấm kim loại. Cường độ điện trường sóng E0.
MỘT) Chứng tỏ rằng các electron dẫn chuyển động quay dưới tác dụng của điện trường. Hướng quay là gì?
b)Động lượng góc được truyền bởi sóng tới electron là bao nhiêu? Có thể rút ra kết luận gì về sự có mặt của xung lượng góc của sóng?

Giải pháp. MỘT) Chúng ta giả sử rằng các electron dẫn không chịu tác dụng của lực phục hồi (chúng tự do), khi đó phương trình chuyển động của electron trong mặt phẳng XOY sẽ trông giống như:
meax=-eEocos(kz-wt) Û ax=- cos(wt-a) (2)
meay=-eEo sin(kz-wt) Û ay=+ sin(wt-a). (3)
Mô-đun gia tốc không đổi và bằng
a= . (4)
Từ biểu thức tiếp tuyến của góc quay của vectơ gia tốc (tương tự (1)), rõ ràng nó quay với vận tốc góc không đổi w. Xoay theo hướng truyền sóng được tạo thành bởi một vít phải (theo chiều kim đồng hồ). Theo đó các electron chuyển động theo những vòng tròn có bán kính không đổi với vận tốc góc w.Bán kính của đường tròn có thể được xác định từ hệ thức động học a=w2r, Ở đâu
(5)
Xung lượng góc của electron L = tôi v r=mewr2 tính đến phương trình (5) -
(6)
Động lượng góc của electron song song với phương truyền sóng.

Vì sóng điện từ có thể lan truyền độc lập với nguồn nên xung lượng góc mà electron thu được khi tương tác với sóng điện từ sẽ được quy cho sóng điện từ (chúng ta giả sử rằng xung lượng góc được bảo toàn).

Kết quả: sóng điện từ phân cực thuận tay phải có xung lượng góc hướng dọc theo sự truyền sóng, sóng điện từ phân cực thuận tay trái có xung lượng góc hướng ngược lại sự truyền sóng. Kết quả này sẽ được sử dụng trong nghiên cứu vật lý lượng tử.

Mômen xung của sóng điện từ có vectơ cường độ điện trường quay theo chiều kim đồng hồ có phương truyền sóng. Kiểu phân cực này được gọi là phân cực tròn thuận tay phải. Nếu mômen động lượng của sóng điện từ có hướng ngược với hướng truyền thì sóng đó gọi là sóng phân cực thuận trái. Hình 28 cho thấy cả hai loại phân cực. Chữ thập ở giữa đánh dấu hướng truyền sóng.

Khi thêm các sóng phẳng phân cực tuyến tính với các mặt phẳng định hướng vuông góc và có độ lệch pha tùy ý Một, sự thay đổi kết quả của vectơ lực căng tại một điểm nhất định z có thể quay đồng thời thay đổi định kỳ mô-đun. Điểm cuối của vectơ cường độ điện trường của sóng trong trường hợp này di chuyển dọc theo một hình elip. Phân cực thuộc loại này gọi là hình elip. Nó có thể là trái hoặc phải. Hình 29 biểu diễn quỹ đạo điểm cuối của vectơ cường độ của điện trường tạo thành của hai sóng có cùng biên độ với mặt phẳng phân cực ngang và dọc tại những nghĩa khác nhau chuyển pha – từ 0 trước P. Khi độ lệch pha bằng 0, sóng thu được bị phân cực phẳng với mặt phẳng phân cực tạo thành một góc p/4 với mặt phẳng nằm ngang. Với độ lệch pha bằng p/4, – phân cực elip, Tại p/2– phân cực tròn, tại 3p/4– phân cực hình elip, với P- phân cực tuyến tính.

Trong trường hợp sóng là tổng của các thành phần phân cực ngẫu nhiên với tập hợp các pha hỗn loạn, tất cả các hiệu ứng phân cực sẽ bị mất. Họ nói rằng sóng điện từ trong trường hợp này không bị phân cực.

Một sóng điện từ có phân cực tròn, truyền tới một chất, truyền chuyển động quay cho các electron của chất đó.

Kết quả: phân cực phải một sóng điện từ có mômen động lượng hướng dọc theo đường truyền sóng, thuận tay trái Sóng điện từ có động lượng góc hướng ngược lại sự truyền sóng. Kết quả này sẽ được sử dụng trong nghiên cứu vật lý lượng tử.

Khi thêm các sóng phẳng phân cực tuyến tính với các mặt phẳng định hướng vuông góc và có độ lệch pha tùy ý Một, sự thay đổi kết quả của vectơ lực căng tại một điểm nhất định z có thể quay với sự thay đổi định kỳ đồng thời trong mô-đun. Điểm cuối của vectơ cường độ điện trường của sóng trong trường hợp này di chuyển dọc theo một hình elip. Sự phân cực của loại này được gọi là hình elip. Nó có thể là trái hoặc phải. Hình 29 biểu diễn quỹ đạo điểm cuối của vectơ cường độ của điện trường tạo thành của hai sóng có cùng biên độ với mặt phẳng phân cực ngang và dọc ở các giá trị lệch pha khác nhau - từ 0 trước P. Khi độ lệch pha bằng 0, sóng thu được bị phân cực phẳng với mặt phẳng phân cực tạo thành một góc p/4 với mặt phẳng nằm ngang. Với độ lệch pha bằng p/4, – phân cực elip, tại p/2– phân cực tròn, tại 3p/4– phân cực hình elip, với P- phân cực tuyến tính.

§2. Sóng đơn sắc phẳng

§3. Tính chất cơ bản của sóng em

§4. Hành vi của sóng em tại bề mặt tiếp xúc giữa hai môi trường

§5. Ống kính

§số 8. Tạo ra ánh sáng có phân cực hình elip hoặc tròn

§9. Sự lưỡng chiết. Các phương pháp tạo ra ánh sáng phân cực tuyến tính

§10. định luật Malus

§mười một. Mức độ phân cực của ánh sáng

§12. Sự truyền chùm sáng qua hệ N bản phân cực có tổn thất

§13. Xây dựng các mặt sóng của sóng o và e và xác định hướng truyền của tia o và e trong tinh thể một trục theo Huygens

§14. Bước sóng và số sóng khi truyền sóng từ chân không sang môi trường

14.1. Bước sóng

14.2. Số sóng

§15. Tấm chuyển pha. Tạo ra ánh sáng có độ phân cực tùy ý

§16. Bất đẳng hướng nhân tạo

§17. Các chất hoạt động quang học

Chương 3. Giao thoa sóng §1. Các khái niệm cơ bản. Các phương pháp tạo ra chùm ánh sáng kết hợp

§2. Mô tả định lượng của nhiễu. Điều kiện tối thiểu và tối đa

§4. Thí nghiệm Young (phân chia mặt sóng)

§6. lăng kính Fresnel

§7. Sự giao thoa ánh sáng trên màng mỏng

§số 8. Sự giao thoa ánh sáng trên một cái nêm mỏng

§9. Sự giao thoa của ánh sáng lên một hình nêm phẳng (vòng Newton)

Chương 4. Nhiễu xạ sóng §1. Nguyên lý Huygens và Huygens–Fresnel

§2. Nhiễu xạ sóng. Các loại nhiễu xạ

§3. Nhiễu xạ Fresnel qua lỗ tròn

§4. Vùng Fresnel

§5. Nhiễu xạ Fraunhofer qua khe

§6. Cách tử nhiễu xạ

Tôi(φ) tội lỗiφ

§7. Phân tán góc và tuyến tính. Nghị quyết

Chương 5. Bức xạ nhiệt §1. Định nghĩa bức xạ nhiệt

§2. Sự hấp thụ và phát xạ của cơ thể. Toàn thân màu đen, trắng và xám

§3. Đặc tính năng lượng của bức xạ

§4. Mối quan hệ giữa rνT và rλT

§5. Định luật Stefan-Boltzmann và Wien

§6. định luật Kirchhoff

§7. Công thức Planck. Bằng chứng về định luật Stefan-Boltzmann và Wien sử dụng nó

§số 8. Bức xạ vật xám

§9. Nhiệt kế quang học. Màu sắc, độ sáng và nhiệt độ bức xạ

Chương 6. Các yếu tố của cơ học tương đối tính §1. Khối lượng, động lượng, năng lượng tương đối

§2. Các hạt có khối lượng nghỉ bằng không - photon

§3. Định đề của Einstein về photon

§4. Tính chất sóng và hạt của ánh sáng và vi hạt. Lưỡng tính sóng-hạt

§5. Hiệu ứng ảnh bên ngoài và bên trong

§6. Định luật thực nghiệm về hiệu ứng quang điện ngoài

§7. Lý thuyết hiệu ứng quang điện của Einstein

§số 8. Áp lực nhẹ

§9. Sự tán xạ ánh sáng Rayleigh và Compton

§10. Mô tả hiệu ứng Compton

§mười một. Thuật toán giải bài toán sử dụng hiệu ứng Compton

Chương 7. Tính chất sóng của vi hạt §1. Giả thuyết của De Broglie. Phương trình sóng De Broglie

§2. Giải thích hàm sóng

§3. Mối quan hệ bất định Heisenberg

§4. Thực nghiệm xác nhận giả thuyết của de Broglie. Kinh nghiệm của Davison và Germer

Chương 8. Phương trình Schrödinger §1. Phương trình Schrödinger phụ thuộc thời gian

§2. Phương trình Schrödinger dừng

§3. Điều kiện tiêu chuẩn áp đặt cho hàm sóng

§4. Giá trị riêng và hàm riêng của toán tử Hamilton. Lượng tử hóa năng lượng vi hạt

§5. Ý nghĩa của hàm sóng

§6. Bài toán đơn giản nhất của cơ học lượng tử: một hạt trong giếng thế có thành cao vô hạn

§số 8. Tạo ra ánh sáng có phân cực hình elip hoặc tròn

Để chứng minh nhận định này, hãy xem xét sự chồng chất của hai sóng có cùng tần số, phân cực trong các mặt phẳng vuông góc lẫn nhau, tương đương với sự phân tách một sóng đơn sắc tùy ý thành hai thành phần trực giao với nhau.

Phương trình sóng

Ở đâu φ - lệch pha giữa các sóng.

Phương trình (1) là phương trình của hình elip ở dạng tham số. Để xác minh điều này, chúng ta hãy loại trừ tham số thời gian khỏi các phương trình này t.

Để làm điều này, chúng ta viết các phương trình ở dạng

Bằng cách bình phương phương trình (2) và (4) và sử dụng đẳng thức, chúng ta thu được

Từ đâu sau khi biến đổi

Đây là phương trình hình elip nội tiếp trong hình chữ nhật có cạnh 2 MỘT x và 2 MỘT y(xem hình)

Tại φ =π /2 và MỘT x =MỘT y =MỘT hình elip thoái hóa thành hình tròn và khi φ =π tôi, Ở đâu tôi= 0, 1, 2, … - thành đoạn thẳng:

Do đó, sự phân cực hình elip là trường hợp chung sự phân cực của sóng đơn sắc, trường hợp đặc biệt là sự phân cực tròn và tuyến tính của sóng.

§9. Sự lưỡng chiết. Các phương pháp tạo ra ánh sáng phân cực tuyến tính

Trong tự nhiên, có các tinh thể đẳng hướng và dị hướng (một trục và hai trục). Trong tinh thể đẳng hướng, tốc độ của sóng ánh sáng theo mọi hướng là như nhau. Trong tinh thể một trục dị hướng, như kinh nghiệm cho thấy, có hai sóng phát sinh: bình thường(sóng o) và đặc biệt(sóng điện tử). Hai sóng bất thường phát sinh trong tinh thể hai trục.

Trong tinh thể một trục, tốc độ v ồ Sự lan truyền của sóng o là như nhau theo các hướng khác nhau và tốc độ truyền của sóng điện tử v e-nhiều. Do đó, mặt trước của sóng o có dạng hình cầu, còn mặt trước của sóng điện tử có hình elip. Tùy thuộc vào loại tinh thể có thể v e >v ồ(tinh thể âm) hoặc v e >v ồ(tinh thể dương).

Có một hướng trong tinh thể trong đó vận tốc v e Và v ồ sóng bình thường và sóng bất thường đều giống nhau. Hướng này được gọi là trục quang học pha lê. Theo hướng của trục quang, mặt trước của sóng o và e (hình cầu và elip) chạm vào nhau. Bất kỳ mặt phẳng nào song song với trục quang của tinh thể được gọi là phần chính Nếu chiếu một tia sáng vào ranh giới của một tinh thể đơn trục thì hai tia khúc xạ được hình thành ở ranh giới của nó: tia thường (tia o) và tia bất thường (tia e), tương ứng với sóng o và sóng e trong tinh thể. tinh thể. Hiện tượng này được gọi là sự lưỡng chiết.

Hóa ra tia o và tia điện tử phân cực tuyến tính. Hơn nữa, tia o bị phân cực trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của phần chính của tinh thể, và tia e song song với phần chính (xem hình). nhưng tia điện tử thì không. Do đó, nếu một chùm ánh sáng chiếu vào một tinh thể một trục vuông góc với ranh giới của nó thì tia o thu được không bị khúc xạ nhưng tia e bị khúc xạ. Nếu một màn trập được đặt trong đường đi của tia o hoặc e ở đầu ra của tinh thể, thì tia o hoặc e phân cực tuyến tính sẽ vẫn ở đầu ra của nó.

Nếu một tinh thể bị cắt sao cho trục quang của nó song song với ranh giới tinh thể và một tia sáng chiếu vào tinh thể vuông góc với ranh giới thì các tia o và e hình thành trong tinh thể không bị khúc xạ. Trong trường hợp này, hai sóng sẽ truyền trong tinh thể theo một hướng, vuông góc với trục quang, phân cực theo hai mặt phẳng vuông góc lẫn nhau.

Tốc độ lan truyền của sóng này v ồ Và v e là khác nhau. Do đó, khi truyền qua tinh thể, các sóng này sẽ dịch chuyển tương đối với nhau và giữa chúng sẽ xuất hiện một độ lệch pha nhất định. φ , tùy thuộc vào độ dày của tinh thể. Như đã chỉ ra, việc cộng hai sóng có cùng tần số, phân cực trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau, sẽ cho trường hợp chung sóng phân cực elip có cùng tần số.

Đặc biệt, có thể thu được sóng phân cực tròn hoặc tuyến tính ở đầu ra của tinh thể. Vấn đề này sẽ được xem xét chi tiết sau khi nghiên cứu sự giao thoa và nhiễu xạ của sóng.

Có những tinh thể đơn trục hấp thụ các rung động vuông góc với trục quang của tinh thể, tức là hấp thụ sóng thường. Những tinh thể như vậy được gọi là các ảnh phân cực (ví dụ, Nicole[lăng kính Nicolas]). Đầu ra của Polaroid sẽ luôn là ánh sáng phân cực tuyến tính trong mặt phẳng song song với trục quang của tinh thể.

Ăng-ten có thể được chia thành các loại theo loại phân cực: tuyến tính hoặc tròn. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn sự khác biệt giữa các loại phân cực này.

Đây là bản dịch bài viết của Oscar, nguyên bản: Anten phân cực tròn hoặc tuyến tính cho FPV

Các loại phân cực

Sự phân cực quyết định sự xuất hiện của sóng trong không gian. Thuật ngữ này được sử dụng rất thường xuyên khi thảo luận về thiết bị FPV.

Phân cực tuyến tính

Trong trường hợp này, tín hiệu dao động theo chiều ngang hoặc chiều dọc, nhưng chỉ trong một mặt phẳng.

Số đông anten đơn giản cung cấp sự phân cực tuyến tính của tín hiệu: ví dụ: lưỡng cực cổ phiếu (hoàn chỉnh với bộ phát và thu video) hoặc thậm chí cả Wifi gia đình.

Ưu điểm và nhược điểm của phân cực tuyến tính

Ăng-ten phân cực tuyến tính rất phổ biến do thiết kế đơn giản, ở dạng nguyên thủy nhất chỉ là một đoạn dây. Những anten này có kích thước nhỏ, giá thấp, chúng rất dễ sửa chữa và lắp ráp.

Nói chung, phân cực tuyến tính rất tốt cho khoảng cách xa vì... tất cả năng lượng sẽ tập trung vào một mặt phẳng. Ưu điểm này không phải lúc nào cũng được thể hiện do sự truyền tín hiệu đa đường (tín hiệu phản xạ nhiều đường), nhưng chúng ta sẽ thảo luận về vấn đề này sau.

Để thu được mức tín hiệu tối đa, anten thu và anten phát phải được đặt song song (để có sự chồng chéo bức xạ tối đa.

Trong trường hợp cực đoan nhất, khi ăng-ten máy thu và ăng-ten máy phát được đặt ở một góc 90 độ so với nhau, chúng ta sẽ nhận được mức tín hiệu thấp nhất. Kết quả là tín hiệu bị mất 30 dB, đây là hiện tượng phân cực chéo.

Máy bay trực thăng của chúng ta di chuyển liên tục trên bầu trời nên không thể giữ các anten song song với nhau nên việc thu tín hiệu FPV sẽ không ổn định.

Phân cực tròn

Với sự phân cực tròn, tín hiệu truyền theo cả hai mặt phẳng (dọc và ngang) với độ lệch pha 90 độ, có thể hình dung như một cái mở nút chai.

Chúng ta hãy xem các ăng-ten FPV được sử dụng phổ biến nhất.

Cỏ bốn lá (ăng-ten Bánh xe Skew-Planar) là một ăng-ten phân cực tròn có khả năng chống tín hiệu phản xạ tuyệt vời. Nó thường được sử dụng khi lực cản khí động học không quan trọng. Theo quy định, đây là ăng-ten trên máy thu, mặc dù nó cũng có thể được cài đặt trên máy phát.

Ăng-ten Cloverleaf - thường được sử dụng trên các máy phát. Có thể kết hợp với cỏ bốn lá để tăng phạm vi thu sóng và cải thiện chất lượng tín hiệu.

Ưu điểm và nhược điểm của phân cực tròn

Tín hiệu phân cực tròn luôn đến ăng-ten, tức là bất kể góc giữa ăng-ten trên quad và máy thu. Đây là lý do tại sao ăng-ten phân cực tròn là tiêu chuẩn cho FPV.

Một ưu điểm khác của anten phân cực tròn là khả năng cắt tín hiệu phản xạ.

Truyền tín hiệu đa đường là một trong những lý do chính Chất lượng kém video (thay đổi màu sắc, nhiễu, hình ảnh bị xáo trộn, bóng mờ, v.v.). Điều này xảy ra khi tín hiệu được phản xạ từ các vật thể và đến với một pha khác, đồng thời trộn với tín hiệu chính.

Phân cực tròn có thể là thuận tay trái (LHCP) hoặc thuận tay phải (RHCP). Máy phát và máy thu phải có ăng-ten cùng hướng, nếu không sẽ bị suy giảm tín hiệu rất mạnh.

Phân cực tròn có tác dụng bảo vệ tốt khỏi các tín hiệu phản xạ ngược vì khi tín hiệu bị phản xạ từ một vật thể, hướng phân cực sẽ thay đổi. Những thứ kia. Ăng-ten LHCP cắt tín hiệu RHCP và ngược lại (phân cực chéo).

Khi nào nên sử dụng phân cực tròn?

Khi bay gần các vật thể lớn như cây cối, tòa nhà, công viên và sân vận động
Những pha nhào lộn khi vị trí của máy bay trực thăng thay đổi liên tục
Bay ở độ cao thấp (gần các vật thể khác)

Khi nào nên sử dụng phân cực tuyến tính?

Khi bay tiếp khoảng cách xa trong tầm nhìn trực tiếp, không có trở ngại lớn
Đường bay thẳng, không lật hoặc lăn
Khi trọng lượng, kích thước và độ bền của ăng-ten được đặt lên hàng đầu

Lịch sử thay đổi

Tháng 10 năm 2013 - phiên bản đầu tiên được viết
Tháng 5 năm 2017 - bài viết được cập nhật

Khi xem xét sóng phẳng trong môi trường đẳng hướng đồng nhất, người ta chứng tỏ rằng nó có tính chất ngang, tức là các vectơ vuông góc với hướng truyền (trục). Để đơn giản, người ta giả định rằng vectơ định hướng dọc theo trục và người ta thấy rằng trong trường hợp này vectơ định hướng dọc theo trục (Hình 50).

−Trường hợp đơn giản nhất của sóng phân cực tuyến tính

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hướng của vectơ so với trục tọa độ phụ thuộc vào nguồn tạo sóng. Trong trường hợp tổng quát, hướng của vectơ có thể khác với hướng của trục tọa độ, nghĩa là mỗi vectơ trường có thể có các thành phần dọc theo cả hai trục tọa độ và pha ban đầu của các thành phần có thể khác nhau. Điều này dẫn đến vị trí của vectơ trong không gian sẽ khác với trường hợp đơn giản nhất, khi vectơ này luôn dao động trong mặt phẳng.

Sự phân cực của sóng điện từ là sự định hướng trong không gian của vectơ cường độ điện trường.

Có ba loại phân cực: tuyến tính, tròn và elip. Như sẽ được chỉ ra, cả ba loại này đều là trường hợp đặc biệt của biểu diễn elip tổng quát.

Phân cực tuyến tính

Trường hợp đơn giản nhất là phân cực tuyến tính. Nếu chúng ta xem xét biểu thức của vectơ:

thì hóa ra trong nửa chu kỳ, hướng của vectơ trùng với hướng dương của trục và trong nửa sau thì hướng ngược lại với trục đó (Hình 51). Do đó, tại một điểm cố định trong không gian, điểm cuối của vectơ di chuyển dọc theo một đoạn thẳng theo thời gian và độ lớn của vectơ thay đổi trong khoảng đó. Sóng có hướng vectơ như vậy được gọi là sóng phân cực tuyến tính. Mặt phẳng đi qua phương truyền sóng và vectơ gọi là mặt phẳng phân cực. Trong ví dụ đang xem xét, mặt phẳng phân cực là một mặt phẳng.

−Sóng điện từ với phân cực tuyến tính

Phân cực tuyến tính cực kỳ thường được sử dụng trong công nghệ ăng-ten. Do đó, tất cả hoạt động phát thanh và truyền hình địa phương (không qua vệ tinh) đều được thực hiện trên sóng vô tuyến phân cực tuyến tính. Vị trí của mặt phẳng phân cực được xác định hoàn toàn bởi hướng của anten thu và anten phát. Vì mặt phẳng phân cực tuyến tính có thể là mặt phẳng song song với bề mặt trái đất hoặc vuông góc với nó nên chúng thường được gọi tương ứng là mặt phẳng phân cực ngang và mặt phẳng dọc. Do đó, việc phát sóng truyền hình thường được thực hiện trong mặt phẳng phân cực ngang và phát sóng vô tuyến trong mặt phẳng thẳng đứng, mặc dù vẫn có những trường hợp ngoại lệ.

Sự chồng chất của hai sóng phân cực tuyến tính

Bây giờ chúng ta giả sử rằng sóng được tạo ra bởi một cấu trúc bức xạ phức tạp hơn và vectơ có hai thành phần thay đổi cùng pha hoặc với một số dịch pha. Vector trong trường hợp này cũng có hai thành phần liên kết với các thành phần đó. Khi đó, trong trường hợp tổng quát, biểu thức của sóng phẳng vectơ trong môi trường không tổn hao được viết là

trong đó và là biên độ của các thành phần và, tương ứng, và là pha của các thành phần này tại điểm tại. Sóng loại này có thể được coi là sự chồng chất của hai sóng phân cực tuyến tính phẳng với các mặt phẳng phân cực vuông góc với nhau, truyền theo cùng một hướng dọc theo trục. Bản chất của vectơ thay đổi theo thời gian tại một điểm cố định trong không gian phụ thuộc vào mối quan hệ giữa pha ban đầu và biên độ.

Chúng ta hãy xem xét điều gì sẽ xảy ra trong một số trường hợp đặc biệt của làn sóng như vậy. Để làm điều này, hãy xét góc giữa trục và vectơ tại một điểm cố định nào đó trong không gian. Rõ ràng độ lớn của góc này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa các giá trị tức thời của các thành phần vectơ (Hình 52):

nghĩa là nó phụ thuộc vào tỷ số giữa các đại lượng và trong trường hợp tổng quát thay đổi theo thời gian. Để thu được trường hợp phân cực tuyến tính, điều cần thiết là các thành phần vectơ phải cùng pha hoặc ngược pha. Hãy đặt nó lên đầu tiên, sau đó

Trong trường hợp này, vectơ tại một thời điểm bất kỳ nằm trong mặt phẳng đi qua trục của góc tạo mặt phẳng.

−Sóng phân cực tuyến tính

Hiện tượng tương tự cũng xảy ra trong trường hợp hiệu giữa các pha ban đầu bằng một số nguyên:

Rõ ràng là khi hoặc sóng phân cực tuyến tính biến thành sóng có sự phân cực hoàn toàn theo chiều ngang hoặc hoàn toàn theo chiều dọc.

− Phân cực ngang và dọc

Hãy xem xét điều thứ hai trương hợp đặc biệt. Giả sử biên độ của các thành phần bằng nhau và các pha ban đầu khác nhau bởi:

Thay thế các giá trị này vào biểu thức cho góc, chúng ta nhận được:

nó theo sau từ đâu

số nguyên ở đâu Sự đẳng thức này có nghĩa là góc tại một điểm cố định trong không gian tăng theo thời gian. Độ lớn của vectơ không đổi:

Do đó, tại một điểm cố định trong không gian, vectơ, trong khi không đổi về độ lớn, sẽ quay với tần số góc quanh hướng của trục. Phần cuối của vectơ mô tả một vòng tròn (Hình 54). Sóng loại này được gọi là sóng phân cực tròn.

−Sự phân cực tròn của sóng phẳng

Cũng dễ dàng chứng minh rằng sóng sẽ có sự phân cực tròn không chỉ trong trường hợp này mà còn

Dọc theo hướng truyền (dọc theo trục) tại một thời điểm cố định trong môi trường không tổn hao, phần cuối của vectơ mô tả một đường xoắn ốc có bước bằng bước sóng. Hình chiếu của đường này lên mặt phẳng tạo thành một đường tròn. Theo thời gian, đường xoắn ốc này di chuyển dọc theo trục của hình trụ với vận tốc pha.

Tùy thuộc vào hướng quay của vectơ quanh trục truyền, người ta phân biệt các sóng có phân cực tròn trái và phải. Trong trường hợp phân cực bên phải, vectơ quay theo chiều kim đồng hồ khi nhìn dọc theo hướng truyền và trong trường hợp phân cực tròn bên trái, nó quay ngược chiều kim đồng hồ. Trong ví dụ đang xét, sóng có sự phân cực bên phải. Rõ ràng, sự phân cực tương tự sẽ xảy ra trong trường hợp

sóng có phân cực tròn thuận tay trái.

Vectơ của sóng đồng nhất ở mọi nơi và mọi lúc đều vuông góc với vectơ và tỷ lệ với vectơ đó về độ lớn. Do đó, trái ngược với sự phân cực tuyến tính, trường của sóng truyền có phân cực tròn không bằng 0 tại bất kỳ điểm nào trong không gian vào bất kỳ thời điểm nào.

Trong trường hợp môi trường bị tổn hao, đường nối hai đầu của vectơ tại cùng một thời điểm tại các điểm khác nhau trên trục là một đường xoắn ốc có bán kính thay đổi dọc theo trục theo định luật.

Trong trường hợp truyền sóng tổng quát nhất, khi phần cuối của vectơ sẽ mô tả, với một không gian cố định và thay đổi, một hình elip nhất định (Hình 55). Các bán trục của elip trong trường hợp tổng quát không trùng với trục tọa độ.

−Sóng phân cực elip

Để xác định độ elip của trường, hệ số độ elip được sử dụng, đặc trưng cho tỷ lệ giữa bán trục nhỏ của hình elip và trục chính:

Khi hình elip suy biến thành hình tròn, trường hợp này tương ứng với sóng điện từ có phân cực tròn. Nếu thì hình elip suy biến thành một đường thẳng - đây là sóng phân cực tuyến tính.

Khi xem xét sự phân cực hình elip và hình tròn, chúng tôi đã xem xét sự chồng chất của hai sóng phân cực tuyến tính. Như chúng ta đã thấy, một trường với bất kỳ loại phân cực nào có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của hai sóng phân cực tuyến tính trong hai mặt phẳng trực giao. Điều ngược lại cũng có thể được chứng minh: một sóng phân cực tuyến tính hoặc elip có thể được biểu diễn dưới dạng tổng của hai sóng có phân cực tròn và hướng quay ngược nhau.