Поляризация волн
7-09-2012, 17:05. Разместил: admin
Сроком поляризация электромагнитной волны или поляризация света описывается пространственная ориентация электрической составляющей электромагнитной волны – вектора напряженности электрического поля.
Электромагнитная волна в пустоте всегда поперечная, т.е. вектор напряженности электрического поля перпендикулярен к направлению распространения волны. Однако, при этом остаются еще две разные независимые возможности ориентации напряженности. Более того, этот вектор может менять свою ориентацию со временем.
Электромагнитные волны в зависимости от вида поляризации делятся на
При падении волны на плоскую поверхность раздела двух сред удобно выделить s-поляризацию и p-поляризацию.
Электромагнитные волны с определенным волновым вектором
в системе координат, ось z которой совпадает с направлением распространения могут быть записаны в общем виде следующим образом
,
где
и 
– Это орты в направлении осей x и y, ? – частота, E 0 x и E 0 y – две независимые амплитуды, 
и 
– Две независимые фазы.
Линейная поляризация
Если фазы и совпадают, то для волны в любой момент времени выполняется соотношение
.
То есть, в этом случае E x и E y связаны линейным спиввдиношенням. Такая поляризация электромагнитной волны называется линейной поляризацией.
До этого случая относятся также волны для которых E 0 x = 0 или E 0 y = 0. Любую линейно-поляризованную волну можно свести одного из этих двух случаев, выбрав соответствующим образом направление осей x и y.
Циклическая поляризация
Циклическая или круговая полиризация возникает тогда, когда E 0 x = E 0 y, а фазы отличаются на четверть периода:
.
В этом случае электромагнитная волна записывается
.
Для такой волны выполняется равенство
,
которая является уравнением окружности относительно переменных E x и E y.
В зависимости от знака сдвига фазы вектор напряженности электрического поля в любой точке пространства для циклично-поляризованной волны вращается по или против часовой стрелки, выполняя полный оборот за период.
Любую линейно поляризованную волну можно изобразить в виде суперпозиции двух циклично-поляризованных волн с вращением по и против часовой стрелки.
Эллиптическая поляризация
В общем случае между переменными E x и E y существует соотношение, которое задается уравнением.
.
Это уравнение эллипса, поэтому такая поляризация называется эллиптической.
Обычно свет, который мы наблюдаем, не имеет ни одной из перечисленных выше поляризаций. Обычный свет состоит из хаотического излучения многих атомов. Фазы и интенсивности в таком свете несогласованные между собой и не сохраняются в течение длительного времени. Такой свет называют неполяризованным.
Однако, Неполяризованный свет можно поляризовать, пропустив его через специальные поляризаторы, действие которых основано на непропускание света одной из линейных поляризаций. В свете, исходящего из поляризатора, присутствует лишь одна из поляризаций и оно является линейно-поляризованным. Существуют также среды, которые избирательно пропускают одну из возможных круговых поляризаций. Существуют среды, которые могут вращать плоскость поляризации света.
Поляризация электромагнитных волн и, в частности, света, широко используется в современной технологии.
Жидкокристаллические дисплеи
[img=left]http://avastek.ru/uploads/posts/2011-02/1298215693_12(en).png[/img] Пиксель состоит из цветного фильтра, горизонтального поляризатора, окруженного двумя слоями стекла жидкокристаллического слоя, который возвращает поляризацию, вертикального фильтра Например, пиксель экрана дисплея состоит из слоя, который пропускает только горизонтально-поляризованный свет, жидкокристаллического слоя, который вращает поляризацию света на 90 o, и слоя, который пропускает только вертикальную поляризацию света. Вообще такая структура прозрачна для горизонтально-поляризованной составляющей света, падающий на пиксель. Однако, приложения небольшого электрического поля до жидкого кристалла приводит к тому, что угол вращения поляризации сбивается, и свет уже не проходит сквозь фильтры. В таком случае пиксель темнеет, что позволяет легко формировать изображение на дисплее.
Стереоскопическое кино
Поляризация света используется для того, чтобы создать эффект объемности изображения в стереоскопическом кино. Известно, что объемность нашего зрения обусловлена бинокулярнистю, т.е. тем, что мы имеем два глаза, которыми видим несколько различные изображения. Разница в изображении, воспринятому глазами позволяет нашему мозгу воспроизвести объемный эффект. В стереоскопическом кино на экран проецируется два изображения с разной поляризацией, а зрителю предлагается надеть специальные очки, одно стеклышко которых пропускает только вертикально-поляризованный свет, а другое – только горизонтально-поляризованный свет. Результате зритель видит стерео-изображение.
Электромагнитная волна в пустоте всегда поперечная, т.е. вектор напряженности электрического поля перпендикулярен к направлению распространения волны. Однако, при этом остаются еще две разные независимые возможности ориентации напряженности. Более того, этот вектор может менять свою ориентацию со временем.
Электромагнитные волны в зависимости от вида поляризации делятся на
При падении волны на плоскую поверхность раздела двух сред удобно выделить s-поляризацию и p-поляризацию.
Электромагнитные волны с определенным волновым вектором
в системе координат, ось z которой совпадает с направлением распространения могут быть записаны в общем виде следующим образом , где
и – Это орты в направлении осей x и y, ? – частота, E 0 x и E 0 y – две независимые амплитуды, и – Две независимые фазы. Линейная поляризация
Если фазы
и совпадают, то для волны в любой момент времени выполняется соотношение . То есть, в этом случае E x и E y связаны линейным спиввдиношенням. Такая поляризация электромагнитной волны называется линейной поляризацией.
До этого случая относятся также волны для которых E 0 x = 0 или E 0 y = 0. Любую линейно-поляризованную волну можно свести одного из этих двух случаев, выбрав соответствующим образом направление осей x и y.
Циклическая поляризация
Циклическая или круговая полиризация возникает тогда, когда E 0 x = E 0 y, а фазы отличаются на четверть периода:
. В этом случае электромагнитная волна записывается
. Для такой волны выполняется равенство
, которая является уравнением окружности относительно переменных E x и E y.
В зависимости от знака сдвига фазы вектор напряженности электрического поля в любой точке пространства для циклично-поляризованной волны вращается по или против часовой стрелки, выполняя полный оборот за период.
Любую линейно поляризованную волну можно изобразить в виде суперпозиции двух циклично-поляризованных волн с вращением по и против часовой стрелки.
Эллиптическая поляризация
В общем случае между переменными E x и E y существует соотношение, которое задается уравнением.
. Это уравнение эллипса, поэтому такая поляризация называется эллиптической.
Обычно свет, который мы наблюдаем, не имеет ни одной из перечисленных выше поляризаций. Обычный свет состоит из хаотического излучения многих атомов. Фазы и интенсивности в таком свете несогласованные между собой и не сохраняются в течение длительного времени. Такой свет называют неполяризованным.
Однако, Неполяризованный свет можно поляризовать, пропустив его через специальные поляризаторы, действие которых основано на непропускание света одной из линейных поляризаций. В свете, исходящего из поляризатора, присутствует лишь одна из поляризаций и оно является линейно-поляризованным. Существуют также среды, которые избирательно пропускают одну из возможных круговых поляризаций. Существуют среды, которые могут вращать плоскость поляризации света.
Поляризация электромагнитных волн и, в частности, света, широко используется в современной технологии.
Жидкокристаллические дисплеи
[img=left]http://avastek.ru/uploads/posts/2011-02/1298215693_12(en).png[/img] Пиксель состоит из цветного фильтра, горизонтального поляризатора, окруженного двумя слоями стекла жидкокристаллического слоя, который возвращает поляризацию, вертикального фильтра Например, пиксель экрана дисплея состоит из слоя, который пропускает только горизонтально-поляризованный свет, жидкокристаллического слоя, который вращает поляризацию света на 90 o, и слоя, который пропускает только вертикальную поляризацию света. Вообще такая структура прозрачна для горизонтально-поляризованной составляющей света, падающий на пиксель. Однако, приложения небольшого электрического поля до жидкого кристалла приводит к тому, что угол вращения поляризации сбивается, и свет уже не проходит сквозь фильтры. В таком случае пиксель темнеет, что позволяет легко формировать изображение на дисплее.
Стереоскопическое кино
Поляризация света используется для того, чтобы создать эффект объемности изображения в стереоскопическом кино. Известно, что объемность нашего зрения обусловлена бинокулярнистю, т.е. тем, что мы имеем два глаза, которыми видим несколько различные изображения. Разница в изображении, воспринятому глазами позволяет нашему мозгу воспроизвести объемный эффект. В стереоскопическом кино на экран проецируется два изображения с разной поляризацией, а зрителю предлагается надеть специальные очки, одно стеклышко которых пропускает только вертикально-поляризованный свет, а другое – только горизонтально-поляризованный свет. Результате зритель видит стерео-изображение.
Вернуться назад