Lineare Polarisation - Linear polarization

Diagramm des elektrischen Feldes einer Lichtwelle (blau), linear entlang einer Ebene polarisiert (violette Linie) und bestehend aus zwei orthogonalen gleichphasigen Komponenten (rote und grüne Wellen)

In der Elektrodynamik , lineare Polarisation oder Polarisationsebene der elektromagnetischen Strahlung ist eine Begrenzung des elektrischen Feldvektors oder Magnetfeldvektor zu einer gegebenen Ebene entlang der Ausbreitungsrichtung. Weitere Informationen finden Sie unter Polarisation und Polarisationsebene .

Die Ausrichtung einer linear polarisierten elektromagnetischen Welle wird durch die Richtung des elektrischen Feldvektors definiert. Wenn beispielsweise der elektrische Feldvektor vertikal ist (abwechselnd auf und ab, während sich die Welle ausbreitet), wird die Strahlung als vertikal polarisiert bezeichnet.

Mathematische Beschreibung der linearen Polarisation

Die klassische sinusförmige ebene Wellenlösung der elektromagnetischen Wellengleichung für das elektrische und magnetische Feld lautet (cgs-Einheiten)

${\ displaystyle \ mathbf {E} (\ mathbf {r}, t) = \ mid \ mathbf {E} \ mid \ mathrm {Re} \ left \ {| \ psi \ rangle \ exp \ left [i \ left ( kz- \ omega t \ right) \ right] \ right \}}$

${\ displaystyle \ mathbf {B} (\ mathbf {r}, t) = {\ hat {\ mathbf {z}}} \ times \ mathbf {E} (\ mathbf {r}, t) / c}$

für das Magnetfeld, wobei k die Wellenzahl ist ,

${\ displaystyle \ omega _ {} ^ {} = ck}$

ist die Winkelfrequenz der Welle und die Lichtgeschwindigkeit . ${\ displaystyle c}$

Hier ist die Amplitude des Feldes und ${\ displaystyle \ mid \ mathbf {E} \ mid}$

${\ displaystyle | \ psi \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ begin {pmatrix} \ psi _ {x} \\\ psi _ {y} \ end {pmatrix}} = {\ begin {pmatrix} \ cos \ theta \ exp \ left (i \ alpha _ {x} \ right) \\\ sin \ theta \ exp \ left (i \ alpha _ {y} \ right) \ end { pmatrix}}}$

ist der Jones-Vektor in der xy-Ebene.

Die Welle ist linear polarisiert, wenn die Phasenwinkel gleich sind. ${\ displaystyle \ alpha _ {x} ^ {}, \ alpha _ {y}}$

${\ displaystyle \ alpha _ {x} = \ alpha _ {y} \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ \ alpha}$.

Dies stellt eine Welle dar, die in einem Winkel zur x-Achse polarisiert ist. In diesem Fall kann der Jones-Vektor geschrieben werden ${\ displaystyle \ theta}$

${\ displaystyle | \ psi \ rangle = {\ begin {pmatrix} \ cos \ theta \\\ sin \ theta \ end {pmatrix}} \ exp \ left (i \ alpha \ right)}$.

Die Zustandsvektoren für die lineare Polarisation in x oder y sind Sonderfälle dieses Zustandsvektors.

Wenn Einheitsvektoren so definiert sind, dass

${\ displaystyle | x \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ begin {pmatrix} 1 \\ 0 \ end {pmatrix}}}$

und

${\ displaystyle | y \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {\ begin {pmatrix} 0 \\ 1 \ end {pmatrix}}}$

dann kann der Polarisationszustand in der "xy-Basis" als geschrieben werden

${\ displaystyle | \ psi \ rangle = \ cos \ theta \ exp \ left (i \ alpha \ right) | x \ rangle + \ sin \ theta \ exp \ left (i \ alpha \ right) | y \ rangle = \ psi _ {x} | x \ rangle + \ psi _ {y} | y \ rangle}$.

Siehe auch

• Sinusförmige ebene Wellenlösungen der elektromagnetischen Wellengleichung
• Polarisation
  • Zirkulare Polarisation
  • Elliptische Polarisation
  • Polarisationsebene
• Photonenpolarisation

Verweise

• Jackson, John D. (1998). Klassische Elektrodynamik (3. Aufl.) . Wiley. ISBN 0-471-30932-X.

Externe Links

• Animation der linearen Polarisation (auf YouTube)
• Vergleich der linearen Polarisation mit zirkularen und elliptischen Polarisationen (YouTube-Animation)

 Dieser Artikel enthält  gemeinfreies Material aus dem Dokument der General Services Administration : "Federal Standard 1037C" .