Поляризация электромагнитных волн

             9 ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

             Поляризация электромагнитной волны определяет закон изменения направления и величины вектора  (и ) этой волны в данной точке пространства за период колебания. Существуют три вида поляризации: линейная, круговая и эллиптическая.

             Линейно поляризованной волной будет волна, в которой направления колебаний векторов  и  в любой точке пространства остаются неизменными с течением времени. Векторы поля, изменяясь от нуля до максимума, направлены вдоль линии. Рисунок 9.1 (а). Такую эл.м. волну излучают большинство проволочных антенн.

             Плоскость, проходящая через направление распространения волны и вектор , называют плоскостью поляризации. При линейной поляризации волны плоскость поляризации не изменяет своего положения с течением времени. Однако некоторые среды (например в ионосфере) плоскость поляризации и вид поляризации изменяются.

             Поляризованной по кругу волну называют волну, у которой векторы  и  в любой точке пространства равномерно вращаются, описывая за время периода своими концами окружность. Условились поляризацию называть правой, если смотреть вслед уходящей волне, вращение векторов будет по часовой стрелке, и левой, если вращение против часовой стрелки. Рисунок 9.1 (б). Направление вращения вектора  и направление распространения волны образуют при правой поляризации правовинтовую систему, и при левой поляризации – левовинтовую систему. Плоскость поляризации при круговой поляризации равномерно вращается с течением времени.

             В общем случае в среде без потерь плоскую эл.м. волну можно представить в виде суммы двух волн, то есть ;  , ортогональных друг другу (и ,и ). Мгновенное значение суммы:

             .

Если начальные фазы суммируемых волн совпадают или сдвинуты на p (), то результирующая волна  будет иметь линейную поляризацию. Круговая поляризация будет если  и . Если рассмотренные условия не выполняются, то результирующая волна имеет эллиптическую поляризацию. В реальных случаях почти всегда имеется эллиптическая поляризация, а круговая только в одном наравлении относительно оси излучателя. Среда также трансформирует круговую поляризацию в эллиптическую.

             Монохроматические волны всегда поляризованы. В случае немонохроматических волн, кроме поляризованных волн существуют также частично поляризованные и неполяризованные волны, у которых векторы   и хаотически, случайным образом меняют свое направление.

             В системах радиосвязи передающая и приемная антенны должны быть согласованы по виду поляризации, иначе уровень сигнала будет слабый или вообще отсутствовать.