任意方向传播的均匀平面波的极化方式识别
- 格式:doc
- 大小:227.01 KB
- 文档页数:4
学习报告四
令狐采学
——任意方向传播的均匀平面波的极化方式识别
作者:英才实验学院09级4班
甘骏2900104007
【摘要】
本文是电磁场与波课程关于均匀平面波极化方式识别的延伸。将着重讨论沿任一方向传播的均匀平面波的极化方式。重点将运用到矢量的分析方法。
【关键词】
均匀平面波
极化
矢量分析
【引言】
《电磁场与电磁波》(谢处方,饶克谨)教材中,关于均匀平面波的极化的讨论,仅限于沿Z轴方向传播,有很大的局限性——实际生活中,电磁波是可以沿任意方向传播的。但是书中关于Z轴方向传播的均匀平面波讨论很详细,值得借鉴。因为,任意方向传播的均匀平面波可以抽象为重新建立坐标系,
将传播方向固定为Z轴,则可以用相同的讨论方法确定波的极化方式。
【正文】
1.极化的概念。
以沿Z方向传播的均匀平面波为例,假设
。在任何时刻,此波的电池强度矢量的方向始终保持在x方向。一般情况下,沿z方向传播的均匀平面波的分量都存在,可表示为:
(1)
(2)
合成波电场。由于分量的振幅和相位不一定相同,因此,在空间任意给定点上,合成波电场强度矢量的大小和方向都可能会随时间变化,这种现象称为电磁波的极化。
它表征,空间固定点处,电场强度的矢端随时间变化的轨迹。矢端的时间变化规律,决定于各分量幅度和初相的大小。
2.关于Z轴方向传播的均匀平面波的极化方式。
首先我们引入矢端参数方程。在直角坐标系下,矢端参数方程为:
在极坐标系下:
极化的状态:
波都沿z方向传播,则有:
:线极化
:左旋极化
:右旋极化
3.线极化波。
条件:
则矢端参数方程简化为:
合成波电场与x轴的夹角为:
任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波,当它们的相位相同或相差为±π时,其合成波为线极化波。
4.圆极化波。
条件:
矢端方程:
为左旋极化波
为右旋极化波
任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波,当它们的振幅相同、相位差为±π/ 2 时,其合成波为圆极化波。
5.椭圆极化波。
即在x,y方向上,电场振幅和相位都不等的情况。
6.推广到任意方向。
任意方向传播的均匀平面波,可表示为:
设其中为复振幅矢量,分别为其实部和
虚部,且均为实矢量;为传播因子。
根据电场的表达式,首先求出k,.然后就可以根据的符号来判断旋向。
,合成波为右旋极化;
,合成波不旋转,为线极化;
,则为左旋极化。
对于非线极化情况,需要进一步确定极化波是否为圆极化。如果下列两式满足,则为圆极化,否则为椭圆极化:这种判断方法,不需画图;不需关心分量及初相位;适合任何情况,求计算简单。
【结束语】
电磁场的极化有广泛地应用。能够快速准确地判断任意方向传播的均匀平面波的极化方式,可以简化计算和抽象思维难度,方便解决问题。本文讨论的方法应用范围极广,且计算量小,不需画图,可以用作解决均匀平面波极化方式的问题。但是本文用到复矢量分析的方法,对思维和基础知识要求较高,完成过程中遇到很多困难,许多地方似懂非懂,解决得不够彻底,今后还将完善。
【参考文献】
《电磁场与电磁波》谢处方,饶克谨
《复变函数论》钟玉泉