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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)習(xí)報(bào)告四任意方向傳播的均勻平面波的極化方式識(shí)別作者:英才實(shí)驗(yàn)學(xué)院09級(jí)4班甘駿 【摘要】本文是電磁場(chǎng)與波課程關(guān)于均勻平面波極化方式識(shí)別的延伸。將著重討論沿任一方向傳播的均勻平面波的極化方式。重點(diǎn)將運(yùn)用到矢量的分析方法?!娟P(guān)鍵詞】均勻平面波極化矢量分析【引言】電磁場(chǎng)與電磁波(謝處方,饒克謹(jǐn))教材中,關(guān)于均勻平面波的極化的討論,僅限于沿Z軸方向傳播,有很大的局限性實(shí)際生活中,電磁波是可以沿任意方向傳播的。但是書(shū)中關(guān)于Z軸方向傳播的均勻平面波討論很詳細(xì),值得借鑒。因?yàn)?,任意方向傳播的均勻平面波可以抽象為重新建立坐?biāo)系,將傳播方向固定為Z軸,則可以用相同的討論方法確定波的極
2、化方式?!菊摹?. 極化的概念。以沿Z方向傳播的均勻平面波為例,假設(shè)E=exEmcos(t-kz+)。在任何時(shí)刻,此波的電池強(qiáng)度矢量E的方向始終保持在x方向。一般情況下,沿z方向傳播的均勻平面波的Ex和Ey分量都存在,可表示為:Ex=Exmcost-kz+x (1)Ey=Eymcos(t-kz+y) (2)合成波電場(chǎng)E=exEx+eyEy。由于Ex和Ey分量的振幅和相位不一定相同,因此,在空間任意給定點(diǎn)上,合成波電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E的大小和方向都可能會(huì)隨時(shí)間變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁波的極化。它表征,空間固定點(diǎn)處,電場(chǎng)強(qiáng)度的矢端隨時(shí)間變化的軌跡。矢端的時(shí)間變化規(guī)律,決定于各分量幅度和初相的大小。2.
3、關(guān)于Z軸方向傳播的均勻平面波的極化方式。首先我們引入矢端參數(shù)方程。在直角坐標(biāo)系下,矢端參數(shù)方程為: 在極坐標(biāo)系下:極化的狀態(tài): 波都沿z方向傳播,則有:=0 or±:線極化0<<:左旋極化-<<0:右旋極化3. 線極化波。條件:=0 or±則矢端參數(shù)方程簡(jiǎn)化為:合成波電場(chǎng)與x軸的夾角為:任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的線極化波,當(dāng)它們的相位相同或相差為±時(shí),其合成波為線極化波。4. 圓極化波。條件:Exm=Eym=Em、=±2矢端方程:y-x=2 為左旋極化波y-x=-2 為右旋極化波 任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極
4、化方向互相垂直的線極化波,當(dāng)它們的振幅相同、相位差為±/ 2 時(shí),其合成波為圓極化波。5. 橢圓極化波。即在x,y方向上,電場(chǎng)振幅和相位都不等的情況。6. 推廣到任意方向。任意方向傳播的均勻平面波,可表示為:設(shè)其中 Em=Emr+j Emi為復(fù)振幅矢量,Emr和Emi分別為其實(shí)部和虛部,且均為實(shí)矢量;e-jkr為傳播因子。根據(jù)電場(chǎng)的表達(dá)式,首先求出k, Emr和Emi.然后就可以根據(jù)k(Emr×Emi)的符號(hào)來(lái)判斷旋向。kEmr×Emi>0,合成波為右旋極化;kEmr×Emi=0,合成波不旋轉(zhuǎn),為線極化;kEmr×Emi<0,則為左旋極化。對(duì)于非線極化情況,需要進(jìn)一步確定極化波是否為圓極化。如果下列兩式滿(mǎn)足,則為圓極化,否則為橢圓極化:Emr=EmiEmrEmi=0這種判斷方法,不需畫(huà)圖;不需關(guān)心分量及初相位;適合任何情況,求計(jì)算簡(jiǎn)單?!窘Y(jié)束語(yǔ)】電磁場(chǎng)的極化有廣泛地應(yīng)用。能夠快速準(zhǔn)確地判斷任意方向傳播的均勻平面波的極化方式,可以簡(jiǎn)化計(jì)算和抽象思維難度,方便解決問(wèn)題。本文討論的方法應(yīng)用范圍極廣,且計(jì)算量小,不需畫(huà)圖,可以用作解決均勻平面波極化方式的問(wèn)題。但是本文用到復(fù)矢量分析的方法,對(duì)思維和基礎(chǔ)知識(shí)要求較高,
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