8. Плоская монохроматическая электромагнитная волна плоская волна
ПЛОСКАЯ ВОЛНА - волна, у к-рой направление распространения одинаково во всех точках пространства. Простейший пример - однородная монохроматич. незатухающая П. в.:
где А -
амплитуда,
-
фаза,
-
круговая частота, Т -
период колебаний, k - волновое
число.
Поверхности постоянной фазы (фазовые
фронты)
=
const П. в. являются плоскостями.
При
отсутствии дисперсии, когда фазовая
скорость vф и групповая
скорость vгр одинаковы
и постоянны (vгр = vф = v)
существуют стационарные (т. е. перемещающиеся
как целое) бегущие П. в., к-рые можно
представить в общем виде
где f -
произвольная ф-ция. В нелинейных средах
с дисперсией также возможны стационарные
бегущие П. в. типа (2), но их форма уже не
произвольна, а зависит как от параметров
системы, так и от характера движения волны.
В поглощающих (диссипативных) средах
П. в. уменьшают свою амплитуду по мере
распространения; при линейном затухании
это может быть учтено путём замены в
(1) k на
комплексное волновое число kд
ikм,
гдеkм -
коэф. затухания П. в. Однородная П. в.,
занимающая всё бесконечное пространство,
является идеализацией, однако любое
волновое поле, сосредоточенное в конечной
области (напр., направляемое линиями
передачи или волноводами ),можно
представить как суперпозицию П. в. с тем
или иным пространственным спектром k.
При этом волна может no-прежнему иметь
плоский фазовый фронт, во неоднородное
распределение амплитуды. Такие П. в.
наз. плоскими неоднородными волнами.
Отд. участки сферич. или цилиндрич. волн,
малые по сравнению с радиусом кривизны
фазового фронта, приближённо ведут себя
как П. в.
Поляриза́ция волн — характеристика поперечных волн, описывающая поведение вектора колеблющейся величины в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
В продольной волне поляризация возникнуть не может, так как направление колебаний в этом типе волн всегда совпадают с направлением распространения.[1]
Поперечная волна характеризуется двумя направлениями: волновым вектором и вектором амплитуды, всегда перпендикулярным к волновому вектору. Волновой вектор показывает направление распространения волны, а вектор поляризации представляет собой вектор напряженности электрического поля. Так что в трёхмерном пространствеимеется ещё одна степень свободы — вращение вокруг волнового вектора.
Причиной возникновения поляризации волн может быть:
несимметричная генерация волн в источнике возмущения;
анизотропность среды распространения волн;
преломление и отражение на границе двух сред.
В общем случае для гармонических волн конец вектора колеблющейся величины описывает в плоскости, поперечной направлению распространения волны, эллипс, и такая поляризация называется эллиптической. Важными частными случаями являются линейная поляризация, при которой колебания возмущения происходят в какой-то однойплоскости, в таком случае говорят о «плоско-поляризованной волне», и круговая или циркулярная поляризация, при которой конец вектора амплитуды описывает окружность в плоскости колебаний, круговая поляризация в зависимости от направления вращения вектора может быть правой или левой.
Поляризация описывается Фигурами Лиссажу и соответствует сложению поперечных колебаний равной частоты.