آنتن دایره ای یا خطی پلاریزه، کدام یک برای FPV بهتر است؟ قطبش بیضوی

قطبش امواج الکترومغناطیسی

برای انتشار EMW در هر محیطی، مفهوم پلاریزاسیون وجود دارد. قطبش EMW نظمی در جهت گیری بردارهای قدرت میدان الکتریکی و مغناطیسی در یک صفحه عمود بر بردار سرعت انتشار EMW است. قطبش های بیضی، دایره ای و خطی وجود دارد.

ماهیت پلاریزاسیون با طراحی و جهت گیری آنتن فرستنده تعیین می شود. در مورد پلاریزاسیون خطی، بردار E که به طور متناوب تغییر می کند، در طول انتشار عمود بر خود باقی می ماند. یک آنتن به شکل یک ویبراتور عمودی یک موج قطبی خطی عمودی را ساطع می کند. برای دریافت بدون تلفات، ویبره آنتن گیرنده نیز باید به صورت عمودی باشد.

برای ایجاد یک موج پلاریزه خطی افقی، ویبره های آنتن فرستنده باید افقی باشند. با این حال، برای ارتباطات ماهواره ای، امواج رادیویی در فرآیند انتشار به یونوسفر واقع در میدان مغناطیسی زمین نفوذ می کنند. در نتیجه، صفحه قطبش یک موج قطبی شده خطی می چرخد ​​(اثر فارادی).

معلوم می شود که یونوسفر یک محیط با انکسار دوگانه است و موج رادیویی که از طریق آن منتشر می شود به دو جزء تقسیم می شود. این اجزا در یونوسفر با سرعت های فاز متفاوتی منتشر می شوند. بنابراین، هنگام عبور از یک فاصله مشخص بین آنها، یک تغییر فاز ظاهر می شود که منجر به چرخش صفحه قطبش می شود. در نتیجه عدم تطابق بین قطبش موج وارد شده به نقطه دریافت و قطبش آنتن گیرنده، انرژی از بین می رود - محو شدن پلاریزاسیون اتفاق می افتد. برای جلوگیری از محو شدن، لازم است از آنتن هایی با قطبش دایره ای استفاده شود، که در آن بردار E در فرکانس موج رادیویی می چرخد ​​و یک مارپیچ را در حین انتشار توصیف می کند. در این صورت مقدار بردار E ثابت می ماند. در مسیری برابر با طول موج، بردار E 360 درجه می چرخد.

برای ایجاد یک آنتن با قطبش دایره ای، لازم است دو ویبره فرستنده داشته باشیم که در فضا 90 درجه نسبت به یکدیگر جابجا شوند. آنها باید با جریان هایی با دامنه مساوی با تغییر فاز 90 درجه تغذیه شوند.

امواج رادیویی با قطبش دایره ای، به عنوان مثال، توسط یک آنتن چرخشی منتشر می شود. دریافت امواج با پلاریزاسیون دایره‌ای هم بر روی آنتن‌های یک‌نوع (گردان، مارپیچ) و هم در ویبره‌های معمولی امکان‌پذیر است.

بسته به جهت چرخش بردار E، قطبش دایره ای می تواند:

• · چپ دست؛
• پیچ سمت راست

در مثال در نظر گرفته شده از یک موج قطبی خطی، فرض بر این بود که بردار در همه نقاط موازی یا پاد موازی با محور است. ایکس(شکل 1.7 را ببینید). در حالت کلی، برای یک موج هارمونیک صفحه ای که در امتداد محور منتشر می شود z، هر دو جزء غیر صفر هستند E ایکسو E y، و بردار میدان الکتریکی شکل دارد

که در آن، بردارهای واحدی هستند که در امتداد محورها هدایت می شوند در بارهایکس,اوهسیستم مختصات دکارتی

موجی را در نظر بگیرید که اجزای میدان الکتریکی آن طبق قانون هارمونیک تغییر می کند

جایی که  - تغییر فاز بین نوسانات.

اجازه دهید معادله مسیری که انتهای بردار در آن صفحه حرکت می کند را پیدا کنیم z = پایان. بیایید در فرم بازنویسی کنیم

و با کمک ما از این برابری cos (  تی–kz) و گناه (  تی–kz):

به یاد بیاورید که دامنه E 10 و E 20 یک عدد مثبت در نظر گرفته می شود. اولین ترم سمت راست را به سمت چپ منتقل می کنیم، هر دو طرف را تقسیم می کنیم E 20 و آنها را مربع کنید.

براکت ها را باز می کنیم و معادله را به فرم می آوریم

نسبت معادله یک مقطع مخروطی است. بخش شکل بیضی دارد، زیرا تعیین کننده مربوطه غیر منفی است، یعنی.

یک بیضی در یک مستطیل به طول 2 حک شده است E 10 و 2 E 10 (شکل 1.8) اضلاع مستطیل را در نقاطی لمس می کند AA ( E 10،  E 20 قیمت  ) و BB ( E 10 cos  , E 20).

بنابراین، در حالت کلی، هنگامی که یک موج نوری تک رنگ صفحه منتشر می شود، انتهای بردار در صفحه z= پایانیک بیضی را توصیف می کند. بردار شدت میدان مغناطیسی رفتار مشابهی دارد. چنین موجی نامیده می شود قطبی بیضوی.

میدان الکتریکی چنین موجی را در حالت ثابت تصور کنید تیمی توان این کار را به صورت زیر انجام داد: یک مارپیچ روی سطح یک استوانه بیضوی مستقیم کشیده می شود، ابتدای همه بردارها در نقاط محور استوانه است، انتهای آن روی مارپیچ قرار دارند و خود بردار در همه جا وجود دارد. عمود بر محور

قطبش های بیضوی راست و چپ

حرکت در امتداد یک بیضی در یک هواپیما z= پایان، انتهای بردار را می توان در جهت عقربه های ساعت یا خلاف جهت عقربه های ساعت چرخاند. به منظور تمایز بین این دو حالت، مفاهیم در اپتیک معرفی می شوند درستقطبش (برای ناظری که به سمت پرتو نور نگاه می کند، چرخش در جهت عقربه های ساعت اتفاق می افتد) و ترک کردقطبش (چرخش بردار در جهت مخالف). اجازه دهید نشان دهیم که جهت چرخش بردار به علامت اختلاف فاز بستگی دارد  . بیایید یک لحظه از زمان را انتخاب کنیم تی 0، که برای آن  تی 0 –kz= 0. در این لحظه طبق فرمول ها و

از فرمول می توان دریافت که در لحظه ای که انتهای بردار به سمت راست ترین نقطه مسیر خود می رسد (شکل 1.8) داریم. dE y /dt < 0, если 0 < < ، و dE y /dt> 0 اگر -  < < 0. Очевидно, что первый из этих случаев соответствует право поляризованной волне, а второй - лево поляризованной.

بنابراین، در حالت کلی، یک موج تک رنگ صفحه دارای قطبش بیضوی راست یا چپ است. مشخصات کامل بیضی پلاریزاسیون با سه پارامتر ارائه شده است E 10 ,E 20 و  . و همانطور که از شکل مشاهده می شود. 1.8، محورهای بیضی ممکن است با محورها موازی نباشند گاو نر و اوه. با این حال، اگر داده شود E 10 ,E 20 و اختلاف فاز  مربوط به موقعیت دلخواه محورها، و اگر  (0 <   /2) - زاویه تعیین شده توسط نسبت

سپس نیم محورهای اصلی بیضی آ و بو زاویه        که محور اصلی با محور تشکیل می شود گاو نر، از فرمول ها پیدا می شود

جایی که  (      ) یک زاویه کمکی است که شکل و جهت بیضی نوسان را تعیین می کند، یعنی:

مقدار عددی tg  نسبت محورهای بیضی و علامت در را تعیین می کند  دو گزینه را مشخص می کند که می توان در هنگام توصیف یک بیضی استفاده کرد. از آخرین فرمول می توان دریافت که برای قطبش بیضی درست، وقتی گناه  > 0، سپس زاویه  در 0 تغییر می کند<   /4 که با علامت "+" در فرمول مطابقت دارد. بر این اساس، برای قطبش چپ، علامت "-" است.

مولفه های آ,بو  را می توان به صورت تجربی تعیین کرد و با دانستن این کمیت ها می توان از فرمول ها برای محاسبه دامنه ها استفاده کرد E 10 ,E 20 و اختلاف فاز  .

فیلتر پلاریزه CPL چیست؟ این اکسسوری ارزشمندی است که هر عکاسی باید در کیف خود داشته باشد. چگونه یک پلاریزه بر تصویر تأثیر می گذارد؟ برای ایجاد شهود در مورد این نکته، اغلب لازم است برای مدت طولانی آزمایش کنید. در این مقاله یاد می گیرید که چگونه این فرآیند را تسریع کنید، چگونه و چگونه این محصول می تواند کار را در شرایط مختلف آسان تر (و گاهی مضر) کند.

فیلتر CPL کجا وصل شده است؟ همیشه جلو است این دستگاه چگونه کار می کند؟ انعکاس مستقیم نور خورشید را در زوایای خاصی فیلتر می کند. این مفید است، زیرا سایر نورها اغلب از نظر رنگ غنی تر و پراکنده تر هستند. کار با این دستگاه نیز مستلزم افزایش سرعت شاتر (به دلیل انحراف برخی پرتوها) است. زاویه فیلتراسیون با چرخش دستگاه کنترل می شود. قدرت اثر بستگی به یافتن خط دید دوربین نسبت به خورشید دارد.

چرخش فیلتر

چه زمانی می توان از فیلتر CPL برای حداکثر اثر استفاده کرد؟ فقط در صورتی که خط دید دوربین عمود بر نور خورشید باشد. می توانید این را با اشاره انگشت اشاره خود به سمت خورشید تصور کنید، در حالی که انگشت شست خود را در زاویه ای قائم با آن قرار دهید. همانطور که دست خود را به سمت خورشید می‌چرخانید، هر مسیری که انگشت شست به آن اشاره می‌کند، خط بالاترین اثر قطبش‌کننده را مشخص می‌کند.

با این حال، این واقعیت که فیلتر CPL بهترین نتیجه را در این جهت ها ارائه می دهد لزوماً به این معنی نیست که در آنها بیشتر قابل توجه خواهد بود. قطبش محدود کننده در طول چرخش ظاهر می شود که زاویه را نسبت به نور روز تغییر می دهد. برای اینکه بفهمید فیلتر چگونه کار می کند، بهتر است در حالی که به صفحه نمایش یا منظره یاب دوربین نگاه می کنید آن را بچرخانید.

نتیجه نامناسب ممکن است در طول استفاده به دست آید، زیرا اثر پلاریزه به زاویه بستگی دارد. یک قسمت از تصویر را می توان در زوایای قائم با خورشید قرار داد، و دیگری - به سمت آن. در این صورت در یک طرف عکس اثر قطبش محسوس نخواهد بود و در سمت دیگر آن قابل مشاهده است.

بدیهی است که لنزهای زاویه باز کامل نیستند. با این حال، چرخش های "قطبی" گاهی اوقات می تواند اثر را حیاتی تر کند. اغلب، متخصصان برجسته ترین عمل پلاریزاسیون را نزدیک به لبه یا گوشه تصویر قرار می دهند.

شرح

عکاسان از دو نوع فیلتر برای ایجاد تصاویر باکیفیت استفاده می کنند: قطبی خطی و دایره ای. این دستگاه ها مناطق غنی از نور منعکس شده قطبی شده را ایزوله و ایزوله می کنند. با کمک آنها، هنگام عکاسی از قسمت پایین، می توانید تابش خیره کننده را از بین ببرید، یا مناظر بیرون از پنجره را بدون انعکاس خود در شیشه ثبت کنید.

فیلترهای خطی یک کار ساده را انجام می دهند - آنها نور اصلاح شده را در یک صفحه منتقل می کنند. دستگاه هایی با قطبش دایره ای به پرتوهای اصلاح شده در یک دایره دسترسی دارند. آنها هرگونه انکسار پرتوها را به شکل کروی تبدیل می کنند. در واقع، "پلاریزه کننده" دایره ای با فوکوس خودکار تداخلی ایجاد نمی کند، به شما امکان می دهد نوردهی را به درستی حدس بزنید و می تواند روی همه دوربین ها (از جمله دوربین های قدیمی) نصب شود.

در این حالت تابش خیره کننده بیش از حد به همان روشی که در دستگاهی با قطبش خطی وجود دارد از بین می رود. فیلتر CPL تنها در یک طول موج خاص، یک شکست کروی "خالص" از نور می دهد. در یک صفحه موج، تفاوت نوری در مسیر آن بین پرتوهای ساده و خارق العاده دقیقاً یک چهارم طول آن است. برای تمام طول موج های دیگر، این دستگاه یک اثر بیضوی را نشان می دهد.

فیلترهای دایره ای پیچیده تر از سایر فیلترها هستند، بنابراین هزینه آنها بالاتر است. در قسمت بیرونی این دستگاه یک دستگاه خطی معمولی و در داخل یک صفحه موج چهارم وجود دارد که قطبش خطی را به کروی تبدیل می کند.

عکس

فیلترهای پلاریزه برای دوربین دستگاه هایی هستند که برای از بین بردن اثرات ناخواسته (انعکاس، تابش خیره کننده)، کاهش روشنایی (با افزایش موازی اشباع) آسمان و سایر اشیاء، برای دستیابی به اهداف زیبایی شناسی طراحی شده اند. آنها مانند فیلترهای معمولی به نظر می رسند، اما دارای قسمت های جلو و عقب با ضخامت مساوی هستند که می توانند آزادانه بچرخند.

فیلتر CPL چگونه اعمال می شود؟ این دستگاه برای چیست؟ پشت آن به لنز پیچ می شود و با چرخاندن نیمه جلو به هر زاویه ای، جلوه مورد نظر انتخاب می شود. بخش جلویی را می توان به یک نخ داخلی مجهز کرد که با آن یک کلاهک هدف، هود رزوه ای یا فیلترهای دیگر وصل می شود، که یک مزیت غیرقابل انکار است.

بخش های مختلف اجسام انعکاسی می توانند بازتابی با زوایای پلاریزاسیون متفاوت ایجاد کنند که نمی تواند به طور همزمان توسط یک فیلتر سرکوب شود. علاوه بر این، ممکن است تعداد زیادی از اشیاء ریخته گری در قاب وجود داشته باشد. در چنین مواردی، از چندین فیلتر پلاریزه به صورت متوالی استفاده می شود و همه، به جز قسمت عقب، باید به صورت خطی پلاریزه شوند. این امر ضروری است زیرا جبران کننده نوری که در فیلتر دایره ای قرار می گیرد، از دستیابی به اثر سایر دستگاه هایی که ممکن است در پشت آن قرار گیرند، جلوگیری کند.

چه چیز دیگری برای فیلتر پلاریزه برای یک لنز معروف است؟ معمولاً در محدوده دو تا پنج قرار دارد. ممکن است اعوجاج رنگ رخ دهد. به طور کلی، برخی از دستگاه ها تا یک نقطه افت در ناحیه آبی-بنفش دارند که باعث می شود تصویر با ته رنگ سبز درآید. دستگاه های ارزان قیمت می توانند جزئیات کوچک را به طرز مشمئز کننده ای بازتولید کنند. Polarik، همراه با فیلتر "محافظت کننده" مسدود کننده اشعه ماوراء بنفش، پراستفاده ترین وسیله در عکاسی است.

جزئیات

معمولاً یک فیلتر پلاریزه به شکل دو صفحه شیشه ای تولید می شود. بین آنها یک فیلم پلاروئید با دو رنگی خطی قرار می گیرد. این جزئیات یک لایه مشخص از استیل سلولز است که حاوی تعداد قابل توجهی از کوچکترین میکرولیت های هراپاتیت (ترکیب یدید سولفات کینین) است.

چنین فیلم های پلی وینیل ید با زنجیره های پلیمری به طور همزمان استفاده می شود. جهت گیری میکرولیت ها به دلیل میدان الکتریکی یکسان است و زنجیره های پلیمری توسط کشش مکانیکی هدایت می شوند. فیلتر دایره ای همچنین مجهز به یک جبران کننده نوری - صفحه فاز یک چهارم موج است. با این قسمت می توانید تفاوت مسیر دو پرتاب تیرها را مشخص کنید. مطابق با پدیده شکست مضاعف نور در کریستال ها عمل می کند.

تبدیل نور

تیرهای ساده و استثنایی سرعت متفاوتی دارند. طول مسیر نوری آنها نیز یکسان نیست. بنابراین، آنها اختلاف سفر را به دست می آورند که با ضخامت کریستالی که از آن عبور می کنند اندازه گیری می شود. در امتداد مسیر پرتو متحرک پشت پلاریزه کننده نصب می شود و در حین مونتاژ می چرخد ​​تا زمانی که محورهای نوسان آن با محورهای نوری منطبق شود.

در این موقعیت، صفحه موج چهارم، پرتوهای پلاریزه خطی را به نور قطبی دایره ای تبدیل می کند (و بالعکس) و اختلاف مسیر را تا 90 درجه افزایش می دهد. با چنین ویژگی هایی، تمام "قطبی ها" ساخته می شوند. تفاوت در قیمت و کیفیت به دلیل لایه های اضافی است: محافظ، ضد انعکاس، ضد آب.

ظاهر

فیلتر پلاریزه برای لنز چه زمانی ساخته شد؟ این محصول از توسعه عناصر اتوماسیون دوربین TTL متولد شد که بر خلاف مواد عکاسی، وابسته به قرار گرفتن در معرض نوآورانه در برابر نور شد.

به طور کلی، تشعشعات پلاریزه خطی، اندازه گیری نوردهی را دشوار می کند و در دوربین های SLR، تا حدی در عملکرد فوکوس فاز خودکار اختلال ایجاد می کند.

در نجوم، "قطبی ها" بخشی از دستگاه هایی هستند که با آنها تغییرات دایره ای و خطی در نور اجرام در فضای بیرونی را مطالعه می کنند.

نظارت پلاریزاسیون روش اساسی برای به دست آوردن اطلاعات در مورد قدرت میدان مغناطیسی در مناطق تولید تشعشع، مثلاً در کوتوله های سفید است.

نیکون CPL

فیلتر پولاریزه کننده نیکون 52 میلی متری CPL یک مورد ارزشمند برای عکاسان منظره و هرکسی است که دوست دارد عکس هایی با کیفیت بالا بگیرد. حداقل شش دلیل برای خرید این محصول وجود دارد:

• برای عکاسی از آب (تاریک تر و شفاف تر می شود).
• عکسبرداری از منظره ("اشباع" فضای سبز و آسمان افزایش می یابد).
• برای عکاسی زاویه دار از طریق پنجره (برای از بین بردن تابش خیره کننده و بازتاب از شیشه).
• حذف انعکاس در یک روز آفتابی (از آب، شیشه، اتومبیل).
• سرعت شاتر را چند توقف (در صورت نیاز) افزایش دهید.
• محافظت از لنز در برابر ضربه های مکانیکی

کسانی که به کشورهای گرم سفر می کنند باید این فیلتر را بخرند - این یک دستیار ضروری در ساخت عکس های رنگارنگ است. در نور شدید خورشید، این دستگاه با افزایش کنتراست و اشباع، کیفیت تصویر را بهبود می بخشد و مه را از بین می برد.

محدودیت های

افرادی که می خواهند یاد بگیرند که چگونه عکس های خوب بگیرند، از افراد حرفه ای درس عکاسی می گیرند. چگونه از فیلتر پلاریزه استفاده کنیم؟ دستگاه با قطر مورد نظر باید روی لنز دوربین پیچ شود. با چرخاندن کریستال در فیلتر، باید مورد دلخواه را انتخاب کنید، که به شما این امکان را می دهد تا در هنگام عکاسی، تابش خیره کننده آب یا شیشه را از بین ببرید، همچنین ابرهای کرکی و سفید بیشتری داشته باشید، آسمانی اشباع.

برای استفاده از چنین وسایلی محدودیت هایی وجود دارد:

• هنگام چرخش فیلتر پلاریزه، باید در نظر گرفت که ناحیه مورد انتظار اثر محدود کننده تقریباً 90 درجه از موقعیت اولیه قرار دارد. اگر دستگاه 180 درجه بچرخد، این مانور تصویر را به حالت اولیه باز می گرداند.
• "قطبی ها" شار نور ورودی به ماتریس دوربین را از طریق لنز نرم می کنند، بنابراین متخصصان اغلب تعادل نوردهی را 1-2 مرحله افزایش می دهند.

معایب

آموزش عکاسی برای عکاسان مبتدی برای ایجاد تصاویر با کیفیت بالا ضروری است. ما متوجه شده ایم که پلاریزه کننده ها بسیار مفید هستند. متأسفانه آنها دارای معایب زیر هستند:

• با توجه به این دستگاه، نوردهی ممکن است 4-8 برابر بیشتر از حد معمول نور (با 2-3 توقف) درخواست کند.
• آنها به زاویه خاصی نسبت به خورشید نیاز دارند تا بهترین نتیجه را بگیرند.
• با این فیلترها، حرکت در منظره یاب دوربین دشوار است.
• این ها یکی از گران ترین دستگاه ها هستند.
• آنها نیاز به چرخش دارند، بنابراین می توانند زمان انتخاب ترکیب را افزایش دهند.
• معمولاً نمی توان از آنها برای عکس های با زاویه باز و پانوراما استفاده کرد.
• اگر فیلتر کثیف باشد، ممکن است کیفیت تصویر را کاهش دهد.

علاوه بر این، گاهی اوقات بازتاب در یک عکس مورد نیاز است. بارزترین نمونه در اینجا رنگین کمان و غروب خورشید است. ارزش استفاده از یک پلاریزه را برای هر یک از آنها دارد، بازتاب های رنگارنگ می توانند به طور کامل ناپدید شوند یا محو شوند.

فیلترهای دوربین دستگاه های پیچیده ای هستند. اما با گذشت زمان، می توانید یاد بگیرید که با آنها کار کنید. "Polarik" را می توان گاهی اوقات در مواقعی که نیاز به افزایش زمان نوردهی لازم است استفاده کرد. از آنجایی که می تواند نور عبوری را 4-8 برابر (2-3 توقف) کاهش دهد، می توان از آن برای عکسبرداری از آب و آبشار استفاده کرد.

اگر یک پلارایزر را روی یک لنز با زاویه باز قرار دهید، می‌تواند تیره‌ای روشن در لبه‌های تصویر ایجاد کند ("vignetting"). برای جلوگیری از این امر، احتمالاً مجبور خواهید بود یک گزینه گران قیمت "نازک" خریداری کنید.

پلارایزرهای دایره ای برای حفظ کارکرد فوکوس خودکار و سیستم های اندازه گیری دوربین در زمانی که فیلتر در جای خود قرار دارد طراحی شده اند. "قطبی های" خطی بسیار ارزان تر هستند، اما نمی توان آنها را با اکثر دوربین های دیجیتال SLR استفاده کرد (زیرا آنها از فوکوس خودکار تشخیص فاز و TTL - اندازه گیری از طریق لنز استفاده می کنند).

هنگام در نظر گرفتن یک موج صفحه در یک محیط همسانگرد همگن، نشان داده شد که عرضی است، یعنی. بردارها عمود بر جهت انتشار (محور) هستند. برای سادگی، فرض بر این شد که بردار در امتداد محور قرار دارد، و مشخص شد که در این حالت بردار در امتداد محور قرار گرفته است (شکل 50).

-ساده ترین حالت یک موج پلاریزه خطی

با این حال، باید در نظر داشت که جهت گیری بردارها و نسبت به محورهای مختصات بستگی به منبعی دارد که موج را ایجاد می کند. در حالت کلی، جهت بردارها ممکن است با جهت محورهای مختصات متفاوت باشد، به این معنی که هر یک از بردارهای میدان ممکن است اجزایی در امتداد هر دو محور مختصات داشته باشند و فازهای اولیه اجزا ممکن است متفاوت باشد. این منجر به این واقعیت می شود که موقعیت بردار در فضا با ساده ترین حالت متفاوت است، زمانی که این بردار همیشه در یک صفحه نوسان می کند.

قطبش موج الکترومغناطیسی جهت گیری بردار شدت میدان الکتریکی در فضا است.

سه نوع قطبش وجود دارد: خطی، دایره ای و بیضوی. همانطور که نشان داده خواهد شد، هر سه این نماها موارد خاصی از نمایش بیضوی عمومی هستند.

1. پلاریزاسیون خطی

ساده ترین حالت، پلاریزاسیون خطی است. اگر عبارت بردار را در نظر بگیریم:

سپس معلوم می شود که نیمی از دوره جهت بردار با جهت مثبت محور منطبق است و نیمه دوم مخالف آن است (شکل 51). بنابراین، در یک نقطه ثابت در فضا، انتهای بردار در امتداد بخشی از یک خط مستقیم در طول زمان حرکت می‌کند و بزرگی بردار در فاصله زمانی تغییر می‌کند. امواج با چنین جهت برداری به صورت خطی قطبی نامیده می شوند. صفحه ای که از جهت انتشار موج و بردار عبور می کند، صفحه قطبش نامیده می شود. در مثال مورد بررسی، صفحه قطبش یک صفحه است.

- موج الکترومغناطیسی با قطبش خطی

پلاریزاسیون خطی اغلب در فناوری آنتن استفاده می شود. بنابراین، تمام پخش تلویزیونی و رادیویی محلی (نه ماهواره ای) بر روی امواج رادیویی قطبی خطی انجام می شود. موقعیت صفحه قطبش کاملاً با جهت گیری آنتن های گیرنده و فرستنده تعیین می شود. از آنجایی که صفحه پلاریزاسیون خطی می تواند یک صفحه موازی با سطح زمین یا عمود بر آن باشد، معمولاً آنها را به ترتیب صفحات افقی و عمودی قطبش می نامند. بنابراین ، پخش تلویزیونی معمولاً در صفحه افقی قطبی شدن و پخش رادیویی - در حالت عمودی انجام می شود ، اگرچه استثنائاتی وجود دارد.

1. برهم نهی دو موج قطبی شده خطی

اجازه دهید فرض کنیم که موج توسط یک ساختار تابشی پیچیده‌تر ایجاد می‌شود و بردار دارای دو جزء است که در فاز یا با تغییر فاز تغییر می‌کنند. بردار در این مورد نیز دارای دو جزء مرتبط با اجزا است. سپس، در حالت کلی، عبارت بردار یک موج مسطح در یک محیط بدون تلفات را می توان به صورت زیر نوشت:

که در آن و دامنه اجزاء و به ترتیب، و ai فازهای این اجزا در نقطه در هستند. موجی از این نوع را می توان به عنوان برهم نهی دو موج صفحه قطبی شده خطی با صفحات قطبی متقابل عمود بر هم در نظر گرفت که در یک جهت در امتداد محور منتشر می شوند. ماهیت تغییر بردار در طول زمان در یک نقطه ثابت در فضا به نسبت بین فازهای اولیه و دامنه ها بستگی دارد.

بیایید در نظر بگیریم که در موارد خاص چنین موجی چه اتفاقی می افتد. برای انجام این کار، زاویه بین محور و بردار را در یک نقطه ثابت در فضا در نظر بگیرید. بدیهی است که مقدار این زاویه به نسبت بین مقادیر لحظه ای اجزای برداری بستگی دارد (شکل 52):

یعنی به نسبت کمیت ها بستگی دارد و به طور کلی با زمان تغییر می کند. برای بدست آوردن حالت پلاریزاسیون خطی، لازم است که اجزای بردار در فاز یا ضد فاز باشند. بگذارید اول آن را بگذاریم، سپس

در این حالت، بردار در هر زمان در صفحه ای قرار می گیرد که از محورها می گذرد و با صفحه زاویه می دهد.

- موج پلاریزه خطی

یک پدیده مشابه نیز زمانی رخ می دهد که تفاوت بین فازهای اولیه برابر با یک عدد صحیح باشد:

بدیهی است که موج قطبی شده یا خطی به موجی با قطبش کاملا افقی یا کاملا عمودی تبدیل می شود.

- قطبش افقی و عمودی

بیایید مورد خاص دوم را در نظر بگیریم. بگذارید دامنه مولفه ها برابر باشد و فازهای اولیه با:

با جایگزینی این مقادیر در عبارت زاویه، به دست می آوریم:

از آنجا نتیجه می گیرد که

کجا یک عدد صحیح است این برابری به این معنی است که زاویه در یک نقطه ثابت در فضا با زمان افزایش می یابد. مقدار بردار بدون تغییر باقی می ماند:

بنابراین، در یک نقطه ثابت در فضا، بردار، بدون تغییر در قدر، با فرکانس زاویه ای حول جهت محور می چرخد. در این حالت، انتهای بردار یک دایره را توصیف می کند (شکل 54). امواج از این نوع را امواج قطبی دایره ای می نامند.

- قطبش دایره ای یک موج مسطح

همچنین به راحتی می توان تأیید کرد که موج نه تنها در مورد، بلکه همچنین دارای قطبش دایره ای است

در امتداد جهت انتشار (در امتداد محور) در یک نقطه زمانی ثابت در یک محیط بدون تلفات، انتهای بردار یک مارپیچ را با گامی برابر با طول موج توصیف می کند. طرح ریزی این خط بر روی یک صفحه یک دایره را تشکیل می دهد. با گذشت زمان، این خط مارپیچ در امتداد محور در امتداد استوانه با سرعت فاز حرکت می کند.

بسته به جهت چرخش بردار حول محور انتشار، امواج با قطبش دایره ای چپ و راست متمایز می شوند. در مورد پلاریزاسیون سمت راست، بردار در جهت انتشار در جهت عقربه های ساعت می چرخد ​​و در مورد قطبش دایره ای سمت چپ، خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد. در مثال در نظر گرفته شده، موج دارای قطبش سمت راست است. بدیهی است که همان قطبی شدن در مورد خواهد بود

موج دارای قطبش دایره ای سمت چپ است.

بردار یک موج همگن در همه جا و در هر لحظه از زمان بر بردار عمود است و از نظر قدر با آن متناسب است. بنابراین، بر خلاف قطبش خطی، میدان یک موج سیر با قطبش دایره ای در هر نقطه از زمان با صفر در هیچ نقطه ای از فضا برابر نیست.

در مورد یک محیط با تلفات، خطی که انتهای بردارها را به طور همزمان در نقاط مختلف محور به هم متصل می کند، یک مارپیچ با شعاع است که طبق قانون در امتداد محور تغییر می کند.

در کلی ترین حالت انتشار موج، زمانی که انتهای بردار یک بیضی را در فضای ثابت و متغیر توصیف می کند (شکل 55). نیم محورهای یک بیضی معمولاً با محورهای مختصات منطبق نیستند.

- موج پلاریزه بیضوی

برای تعیین بیضی بودن میدان، از ضریب بیضی استفاده می شود که نسبت نیم محور کوچک بیضی به بیضی را مشخص می کند:

هنگامی که بیضی به یک دایره تبدیل می شود، این حالت مربوط به یک موج الکترومغناطیسی با قطبش دایره ای است. اگر، پس بیضی به یک خط مستقیم تبدیل می شود - این یک موج قطبی شده خطی است.

هنگام در نظر گرفتن قطبش های بیضی و دایره ای، برهم نهی دو موج قطبی شده خطی را در نظر گرفتیم. همانطور که دیدیم، یک میدان با هر نوع قطبش را می توان به صورت مجموع دو موج قطبی شده خطی در دو صفحه متعامد نشان داد. عکس آن را نیز می توان ثابت کرد: یک موج قطبی شده بیضوی یا خطی را می توان به صورت مجموع دو موج با قطبش دایره ای و جهت مخالف چرخش نشان داد.

اجازه دهید در جهت محور اونسدو موج الکترومغناطیسی منتشر می شود. شدت میدان الکتریکی یک موج در جهت محور در نوسان است OYطبق قانون EY(z، t)= ائوزین (kz-wt)، و دیگری - در جهت محور گاو نرطبق قانون مثال (z، t)= Eocos (kz-wt)فاز نوسانات یک موج با میدان الکتریکی در امتداد محور گاو نر، عقب مانده است p/2از فاز یک موج دیگر اجازه دهید ماهیت نوسانات بردار شدت موج حاصل را دریابیم.

به سادگی می توان مطمئن شد که مدول موج حاصل با زمان تغییر نمی کند و همیشه برابر است Eo. مماس زاویه بین محور گاو نرو بردار شدت میدان الکتریکی در نقطه zبرابر است
tgj===tg(kz-wt). (یک)

از (1) نتیجه می شود که زاویه بین بردار میدان الکتریکی موج و محور OX-j- در طول زمان تغییر می کند j(t)=kz-wt.بردار شدت میدان الکتریکی به طور یکنواخت با سرعت زاویه ای برابر می چرخد w. انتهای بردار قدرت میدان الکتریکی در امتداد یک مارپیچ حرکت می کند (شکل 27 را ببینید). اگر به تغییر بردار شدت از مبدأ در جهت انتشار موج نگاه کنیم، آنگاه چرخش در جهت عقربه‌های ساعت رخ می‌دهد، یعنی. در جهت بردار القای مغناطیسی. چنین موجی قطبی دایره ای راست نامیده می شود.

یک موج الکترومغناطیسی با قطبش دایره ای، که بر روی یک ماده برخورد می کند، چرخش را به الکترون های ماده منتقل می کند.

نتیجه: سمت راست قطبی شدهیک موج الکترومغناطیسی دارای یک تکانه زاویه ای است که در امتداد انتشار موج هدایت می شود، قطبی شده سمت چپیک موج الکترومغناطیسی دارای یک تکانه زاویه ای است که در مقابل انتشار موج است. این نتیجه در مطالعه فیزیک کوانتومی مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

هنگام اضافه کردن امواج صفحه قطبش خطی با صفحاتی که در زاویه راست و با تغییر فاز دلخواه قرار دارند. آ, تغییر حاصل در بردار شدت در یک نقطه معین zمی تواند یک چرخش با تغییر دوره ای همزمان در مدول باشد. انتهای بردار میدان الکتریکی موج در این حالت در امتداد یک بیضی حرکت می کند. این نوع قطبش بیضوی نامیده می شود. می تواند چپ یا راست باشد. شکل 29 مسیرهای انتهای بردار میدان الکتریکی حاصل از دو موج با دامنه یکسان با صفحات قطبش افقی و عمودی را برای مقادیر مختلف تغییر فاز نشان می دهد - از 0 قبل از پ. با تغییر فاز برابر با صفر، موج حاصل به صورت پلاریزه می شود و صفحه قطبش که زاویه را ایجاد می کند. p/4با یک صفحه افقی با تغییر فاز برابر با p/4، قطبش بیضوی است، با p/2- قطبش دایره ای، در 3p/4- قطبش بیضوی، در پ- قطبش خطی

در حالتی که موج مجموعه ای از مولفه های پلاریزه تصادفی با مجموعه ای آشفته از جابجایی فاز باشد، تمام اثرات پلاریزاسیون از بین می رود. گفته می شود که موج الکترومغناطیسی در این حالت قطبی نیست.