Choď na obsah Choď na menu
 

Polarizácia vĺn

2.3 Polarizácia elektromagnetických vín

Rozumieme ňou orientáciu vektora elektrickej zložky elektromagnetického pola vlny vzhľadom na smer šírenia.

Oproti svetelným lúčom, ktoré môžu byť polarizované a nepolarizované, sú všetky elektromagnetické vlny len polarizované.

Rozlišujeme tri druhy polarizácie elektromagnetických vĺn: lineárnu, kruhovú a eliptickú.

Predpokladajme, že v bode príjmu existuje vektor elektrickej zložky elektromagnetického poľa E, ktorý má vzhľadom na zemský povrch horizontálnu a vertikálnu zložku.

Ďalej predpokladajme, že tieto dve zložky boli pôvodne vytvorené jedným žiaričom a prešli rôznymi dráhami, čo spôsobilo, že sa líšia v mieste príjmu amplitúdou a fázou.

Tieto dve zložky schematicky znázorňuje obr. 2.7∙


Rôzne druhy polarizácie výsledného poľa vznikajú v závislosti od vzťahu amplitúd a fáz jeho zložiek.

Lineárna polarizácia vznikne vtedy, keď sú fázy horizontálnej a vertikálnej zložky elektrického poľa rovnaké, alebo posunuté o 180°.

Z tejto podmienky nech - dostaneme;


Veľkosť vektora E potom bude

a uhol α , ktorým je určená orientácia výsledného vektora

Pri lineárnej polarizácii je tento uhol konštantný a s časom sa nemení. Vektor E stále zachováva svoju orientáciu a jeho veľkosť sa mení rýchlosťou Keď má lineárne polarizovaný vektor E len jednu zložku a alebo 270°, hovoríme o vertikálnej polarizácii. Keď je alebo 180°, hovoríme o polarizácii horizontálnej.

Kruhová polarizácia vzniká vtedy, keď sú amplitúdy horizontálnej a vertikálnej zložky vektora rovnaké a fázy sa líšia o 90 alebo 180°.

Predpokladajme, že φ| = 0, φ2 = 9O°; potom zložky elektrického poľa budú:

Ey = Em cosωt

Ez = Em sinωt

Veľkosť vektora E bude



Uhol , ktorým je určené orientácia výsledného vektora



To znamená, že pri kruhovej polarizácii sa otáča vektor výsledného poľa rovnomerne rýchlosťou ω . Zmysel otáčania je určený fázovým posunom 90

alebo 2700.

Eliptická polarizácia je najvšeobecnejší prípad, kedy amplitúdy i fázy zložiek majú ľubovolnú veľkosť:

Riešením tejto sústavy rovníc možno dokázať, že vektor elektrického pola opisuje svojím koncom elipsu (obr. 2.8), ktorej poloosi určíme z rovníc:



Zmysel otáčania výsledného vektora je určený veľkosťou a znamienkom fázového posunu φ . Pri rovnosti poloosí prechádza eliptická polarizácia na kruhovú. Pri neobmedzenom zmenšovaní malej poloosi prechádza eliptická polarizácia na lineárnu.

 

Obr. 2.8

Eliptický polarizovaná elektromagnetická vlna

Za jednu periódu opíše výsledný vektor elipsu a otáča sa oproti prípadu kruhovej polarizácie nerovnomerne.

pri šírení elektromagnetických vĺn v nehomogénnom alebo v anizotropnom prostredí vzniká v niektorých prípadoch pozdĺžna zložka elektrickej alebo magnetickej zložky elektromagnetického poľa. Táto pozdĺžna zložka je s priečnou zložkou vo fáze, alebo je posunuté o určitý uhol α .

v prvom prípade sa skloní výsledný vektor poľa o uhol α v smere šírenia. Tento uhol je nezávislý od času, a dĺžka výsledného vektora sa mení s frekvenciou vlny (obr. 2.8). Ide teda o sklon čela vlny v smere šírenia.

V druhom prípade (obr. 2.9) výsledný vektor elektrického poľa neustále mení svoj smer a svojím koncom opisuje elipsu. Tu hovoríme o eliptickej polarizácii v smere šírenia.


Obr. 2.9

a - pozdĺžna zložka elektrického poľa vlny je vo fáze s priečnou zložkou
b - pozdĺžna zložka elektrického poľa vlny je fázovo posunutá voči priečnej zložke