Круговая поляризация

редактировать

Векторы электрического поля бегущей электромагнитной волны с круговой поляризацией. Эта волна имеет правую круговую поляризацию, так как направление вращения вектора связано с помощью правила правой руки с направлением движения волны; или с левой круговой поляризацией согласно альтернативному соглашению.

В электродинамике, круговая поляризация электромагнитной волны представляет собой поляризацию состояние, в котором в каждой точке электромагнитное поле волны имеет постоянную величину, но его направление вращается с постоянной скоростью в плоскости, перпендикулярной направлению волны.

В электродинамике сила и направление электрического поля определяются его вектором электрического поля. В случае волны с круговой поляризацией, как показано на сопровождающей анимации, вершина вектора электрического поля в заданной точке пространства описывает круг по мере того, как время идет. В любой момент времени вектор электрического поля волны указывает точку на спирали , ориентированную вдоль направления распространения. Волна с круговой поляризацией может вращаться в одном из двух возможных направлений: правая круговая поляризация, при которой вектор электрического поля вращается в правом направлении по отношению к направлению распространения, и левая круговая поляризация, в которой вектор вращается в левом смысле.

Круговая поляризация - это предельный случай более общего условия эллиптической поляризации. Другой частный случай - это более простой для понимания линейная поляризация.

. Явление поляризации возникает как следствие того факта, что свет ведет себя как двумерный поперечная волна.

Содержание

1 Общее описание
- 1.1 Изменение направления вращения
  - 1.1.1 Через волновую пластину
  - 1.1.2 Через отражение
- 1.2 Преобразование в линейную поляризацию и обратно
2 Условные обозначения
- 2.1 С точки зрения источника
- 2.2 С точки зрения приемника
- 2.3 Использование двух условных обозначений
3 FM-радио
4 Дихроизм
5 Люминесценция
6 Математическое описание
7 Антенны
8 В квантовой механике
9 В природе
10 См. Также
11 Ссылки
12 Внешние ссылки
13 Дополнительная литература

Общее описание

Правосторонний / правосторонний свет с круговой поляризацией отображается с использованием компонентов и без них. Это будет рассматриваться как левосторонняя / с круговой поляризацией против часовой стрелки, если определяется с точки зрения источника, а не приемника. Обратитесь к разделу условного обозначения.

ниже. Справа показаны векторы электрического поля электромагнитной волны с круговой поляризацией. Векторы электрического поля имеют постоянную величину, но их направление изменяется вращательно. Учитывая, что это плоская волна , каждый вектор представляет величину и направление электрического поля для всей плоскости, перпендикулярной оси. В частности, учитывая, что это плоская волна с круговой поляризацией, эти векторы указывают, что электрическое поле от плоскости к плоскости имеет постоянную напряженность, в то время как его направление постоянно вращается. Обратитесь к этим двум изображениям в статье о плоских волнах, чтобы лучше понять это. Этот свет считается правосторонним, с круговой поляризацией по часовой стрелке, если его видит приемник. Поскольку это электромагнитная волна, каждый вектор электрического поля имеет соответствующий, но не проиллюстрированный вектор магнитного поля, который находится под прямым углом к вектору электрического поля и пропорционально ему по величине. В результате векторы магнитного поля будут отслеживать вторую спираль, если они отображаются.

Круговая поляризация часто встречается в области оптики, и в этом разделе электромагнитная волна будет просто обозначаться как свет.

Природа круговой поляризации и ее связь с другими поляризациями часто понимается, если рассматривать электрическое поле как разделенное на две составляющие, которые расположены под прямым углом друг к другу. См. Вторую иллюстрацию справа. Вертикальный компонент и соответствующая ему плоскость показаны синим цветом, а горизонтальный компонент и соответствующая ему плоскость показаны зеленым. Обратите внимание, что направленная вправо (относительно направления движения) горизонтальная составляющая опережает вертикальную составляющую на четверть длины волны . Именно это соотношение квадратурной фазы создает спираль и приводит к тому, что точки максимальной величины вертикальной составляющей соответствуют точкам нулевой величины горизонтальной составляющей, и наоборот. Результатом этого выравнивания является то, что есть выбранные векторы, соответствующие спирали, которые точно совпадают с максимумами вертикальной и горизонтальной составляющих. (Чтобы минимизировать визуальный беспорядок, это единственные отображаемые спиральные векторы.)

Чтобы понять, как этот квадратурный фазовый сдвиг соответствует электрическому полю, которое вращается, сохраняя постоянную величину, представьте, что точка движется по часовой стрелке по кругу. Рассмотрим, как вертикальные и горизонтальные смещения точки относительно центра круга изменяются синусоидально во времени и сдвинуты по фазе на четверть цикла. Смещения считаются сдвинутыми по фазе на четверть цикла, потому что максимальное горизонтальное смещение (влево) достигается за четверть цикла до достижения максимального вертикального смещения. Теперь снова обращаясь к иллюстрации, представьте, что центр описанной окружности движется вдоль оси спереди назад. Круглая точка очерчивает спираль со смещением в направлении слева от нас, что приводит к вертикальному смещению. Точно так же, как горизонтальное и вертикальное смещения вращающейся точки не совпадают по фазе на четверть цикла во времени, величина горизонтальной и вертикальной составляющих электрического поля не совпадают по фазе на четверть длины волны.

Свет с круговой поляризацией влево / против часовой стрелки отображается с использованием компонентов и без них. Это будет считаться правосторонней / по часовой стрелке с круговой поляризацией, если определять ее с точки зрения источника, а не приемника.

Следующая пара иллюстраций - это левосторонний свет с круговой поляризацией против часовой стрелки при наблюдении со стороны получатель. Поскольку он левосторонний, направленный вправо (относительно направления движения) горизонтальный компонент теперь отстает от вертикального компонента на четверть длины волны, а не опережает его.

Изменение направления вращения

Через волновую пластину

Чтобы преобразовать заданную ручку поляризованного света в другую, можно использовать половинную волновую пластину. Полуволновая пластинка сдвигает данную линейную составляющую света на половину длины волны относительно ее ортогональной линейной составляющей.

Через отражение

Направление поляризованного света также меняется на противоположное, когда он отражается от поверхности при нормальном падении. После такого отражения вращение плоскости поляризации отраженного света идентично вращению падающего поля. Однако при распространении теперь в противоположном направлении то же направление вращения, которое было бы описано как «правостороннее» для падающего луча, является «левосторонним» для распространения в обратном направлении, и наоборот. Помимо изменения направленности, эллиптичность поляризации также сохраняется (за исключением случаев отражения от двулучепреломляющей поверхности ).

Обратите внимание, что этот принцип строго применяется только для света, отраженного при нормальном падении. Например, свет с правой круговой поляризацией, отраженный от диэлектрической поверхности при скользящем падении (угол, превышающий угол Брюстера ), все равно будет выглядеть как правосторонний, но эллиптически поляризованный. Свет, отраженный металлом при ненормальном падении, обычно также меняет свою эллиптичность. Такие ситуации могут быть решены путем разложения падающей круговой (или другой) поляризации на компоненты линейной поляризации, параллельной и перпендикулярной плоскости падения, обычно обозначаемых p и s соответственно. Отраженные компоненты в линейных поляризациях p и s находятся путем применения коэффициентов Френеля отражения, которые обычно различны для этих двух линейных поляризаций. Только в частном случае нормального падения, когда нет различия между p и s, коэффициенты Френеля для двух компонентов идентичны, что приводит к вышеуказанному свойству.

Серия из 3 слайдов, сделанных с использованием и без пары очков masterImage 3D с круговой поляризацией некоторых мертвых европейских розовых жук (Cetonia aurata), чей блестящий зеленый цвет исходит от левополяризованного света. Обратите внимание, что без очков и жуки, и их изображения имеют блестящую окраску. Правый поляризатор удаляет цвет жуков, но оставляет цвет изображений. Левый поляризатор делает противоположное, показывая изменение направленности отраженного света.

Преобразование в линейную поляризацию и обратно

Свет с круговой поляризацией можно преобразовать в линейно поляризованный свет, пропустив его через четверть- волновая пластина. Прохождение линейно поляризованного света через четвертьволновую пластинку с осями под 45 ° к оси поляризации преобразует его в круговую поляризацию. Фактически, это наиболее распространенный способ получения круговой поляризации на практике. Обратите внимание, что прохождение линейно поляризованного света через четвертьволновую пластину под углом, отличным от 45 °, обычно приводит к эллиптической поляризации.

Условные обозначения

Правосторонняя / по часовой стрелке волна с круговой поляризацией, определяемая с точки зрения источника. Она будет считаться левой / против часовой стрелки с круговой поляризацией, если ее определить с точки зрения приемника.

Волна с левой / против часовой стрелки с круговой поляризацией, как определено с точки зрения источника. Она будет считаться правосторонней / по часовой стрелке с круговой поляризацией, если определяется с точки зрения приемника.

Круговая поляризация может называться правосторонней или левосторонней, а также по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от направление вращения вектора электрического поля. К сожалению, существуют две противоположные исторические условности.

С точки зрения источника

Используя это соглашение, поляризация определяется с точки зрения источника. При использовании этого соглашения левосторонность или праворукость определяется указанием большого пальца левой или правой руки в сторону от источника в том же направлении, в котором распространяется волна, и согласовании изгиба пальцами к направлению временного вращения поля в данной точке пространства. При определении того, имеет ли волна круговую поляризацию по часовой стрелке или против часовой стрелки, снова принимают точку зрения источника, и, глядя на в сторону от источника и в том же направлении распространения волны, наблюдается направление пространственного вращения поля.

Используя это соглашение, вектор электрического поля правой циркулярно поляризованной волны имеет следующий вид: $(E x, E y, E z) ∝ (cos ⁡ 2 π λ (ct - z), sin ⁡ 2 π λ (ct - z), 0). {\ displaystyle \ left (E_ {x}, \, E_ {y}, \, E_ {z} \ right) \ propto \ left (\ cos {\ frac {2 \ pi} {\ lambda}} \ left ( ct-z \ right), \, \ sin {\ frac {2 \ pi} {\ lambda}} \ left (ct-z \ right), \, 0 \ right).}$ ${\ displaystyle \ left (E_ {x}, \, E_ {y}, \, E_ {z} \ right) \ propto \ left (\ cos {\ frac {2 \ pi} {\ lambda}} \ left (ct-z \ right), \, \ sin {\ frac {2 \ pi} { \ lambda}} \ left (ct-z \ right), \, 0 \ right).}$

В качестве конкретного примера, относятся к волне с круговой поляризацией в первой анимации. Используя это соглашение, эта волна определяется как правосторонняя, потому что, когда человек указывает большим пальцем правой руки в том же направлении, что и волна, пальцы этой руки изгибаются в том же направлении, что и временное вращение поля. Считается, что поле поляризовано по часовой стрелке с круговой поляризацией, потому что с точки зрения источника, смотрящего в том же направлении, что и волна, поле вращается по часовой стрелке. Вторая анимация - это левостороннее или против часовой стрелки с использованием того же правила.

Это соглашение соответствует стандарту Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), и поэтому оно обычно используется в инженерном сообществе.

Квантовые физики также используют это соглашение руки, потому что оно согласуется с их соглашением руки для вращения частицы.

Радиоастрономы также используют это соглашение в соответствии с резолюцией Международного астрономического союза (IAU), принятой в 1973 г.

С точки зрения приемника

В этом альтернативном соглашении поляризация определяется с точки зрения приемника. Используя это соглашение, левосторонность или праворукость определяется указанием большого пальца левой или правой руки в направлении источника, против направления распространения, а затем согласования изгиба пальцев с пространственным вращение поля.

При использовании этого соглашения, в отличие от другого соглашения, определенная ручность волны совпадает с ручностью винтовой природы поля в пространстве. В частности, если заморозить правую волну во времени, когда он сгибает пальцы правой руки вокруг спирали, большой палец будет указывать в направлении, в котором спираль движется, учитывая это чувство вращения. Обратите внимание, что природа всех винтов и спиралей такова, что не имеет значения, в каком направлении вы указываете большим пальцем при определении его руки.

При определении, имеет ли волна круговую поляризацию по часовой стрелке или против часовой стрелки, снова принимают точку зрения приемника и, глядя на источник, против направление распространения, наблюдается направление временного вращения поля.

Как и в другом соглашении, правосторонность соответствует вращению по часовой стрелке, а левосторонность соответствует вращению против часовой стрелки.

Многие учебники по оптике используют это второе соглашение. Он также используется SPIE, а также Международным союзом чистой и прикладной химии (IUPAC).

Использование двух соглашений

Как указывалось ранее, существует значительная путаница в отношении этих двух соглашений. Как правило, сообщества инженеров, квантовой физики и радиоастрономии используют первое соглашение, согласно которому волна наблюдается с точки зрения источника. Во многих учебниках физики, посвященных оптике, используется второе соглашение, когда свет наблюдается с точки зрения приемника.

Чтобы избежать путаницы, рекомендуется указывать «как определено с точки зрения» источника »или« как определено с точки зрения приемника »при обсуждении вопросов поляризации.

Архив Федерального стандарта США 1037C предлагает два противоречащих друг другу соглашения о ручном управлении.

FM-радио

Часто используется термин «круговая поляризация» ошибочно для описания сигналов со смешанной полярностью, используемых в основном в FM-радио (от 87,5 до 108,0 МГц в США), где вертикальная и горизонтальная составляющие распространяются одновременно одним или комбинированным массивом. Это приводит к большему проникновению в здания и зоны с трудным приемом, чем сигнал только с одной плоскостью поляризации. Это был бы случай, когда поляризацию более уместно назвать случайной поляризацией, потому что поляризация на приемнике, хотя и постоянная, будет изменяться в зависимости от направления от передатчика и других факторов в конструкции передающей антенны. См. Параметры Стокса.. Термин «FM-радио» выше относится к FM-вещанию, а не к двустороннему радио (более правильное название наземное мобильное радио ), который использует почти исключительно вертикальную поляризацию.

Дихроизм

Круговой дихроизм (CD) - это дифференциальное поглощение лево- и правостороннего циркулярно поляризованного света. Круговой дихроизм является основой формы спектроскопии, которая может использоваться для определения оптической изомерии и вторичной структуры молекул.

В общем, это явление будет проявляться в полосах поглощения любой оптически активной молекулы. Как следствие, круговой дихроизм проявляется у большинства биологических молекул из-за правовращающего (например, некоторых сахаров ) и левовращающих (например, некоторых аминокислот ) содержащихся в них молекул. Следует также отметить, что вторичная структура также будет сообщать отдельный CD своим соответствующим молекулам. Следовательно, области белков альфа-спираль, бета-лист и случайная спираль и двойная спираль из нуклеиновых кислот иметь спектральные сигнатуры CD, репрезентативные для их структур.

Кроме того, при правильных условиях даже нехиральные молекулы будут проявлять магнитный круговой дихроизм, то есть круговой дихроизм, индуцированный магнитным полем.

Люминесценция

Циркулярно поляризованная люминесценция (CPL) может возникать, когда либо люминофор, либо ансамбль люминофоров хиральны. Степень поляризации излучения определяется таким же образом, как и для кругового дихроизма, с точки зрения коэффициента диссимметрии, также иногда называемого коэффициентом анизотропии. Это значение задается как

gem = 2 (θ left - θ right θ left + θ right) {\ displaystyle g_ {em} \ = \ 2 \ left ({\ theta _ {\ mathrm {left}} - \ theta _ {\ mathrm {right}} \ over \ theta _ {\ mathrm {left}} + \ theta _ {\ mathrm {right}}} \ right)}

{\ displaystyle g_ {em} \ = \ 2 \ left ({\ theta _ {\ mathrm {left}} - \ theta _ {\ mathrm {right}} \ over \ theta _ {\ mathrm {left}} + \ theta _ {\ mathrm {right}}} \ right)}

где $θ left {\ displaystyle \ theta _ {\ mathrm {left}}}$ $\ theta_ \ mathrm {left}$ соответствует квантовому выходу левостороннего циркулярно поляризованного света, а $θ right {\ displaystyle \ theta _ {\ mathrm {right}}}$ $\ theta_ \ mathrm {right}$ к праворукому. Максимальное абсолютное значение g em, соответствующее чисто левой или правой круговой поляризации, поэтому равно 2. Между тем, наименьшее абсолютное значение, которое может достичь g em, соответствует линейно поляризованный или неполяризованный свет равен нулю.

Математическое описание

классическое синусоидальное решение плоской волны уравнения электромагнитной волны для электрического и магнитные поля равны

E (r, t) = | E | R e {Q | ψ⟩ ехр ⁡ [я (kz - ω t)]} B (r, t) = z ^ × E (r, t) {\ displaystyle {\ begin {align} \ mathbf {E} (\ mathbf {r}, t) = \ left | \, \ mathbf {E} \, \ right | \ mathrm {Re} \ left \ {\ mathbf {Q} \ left | \ psi \ right \ rangle \ exp \ left [i \ влево (kz- \ omega t \ right) \ right] \ right \} \\\ mathbf {B} (\ mathbf {r}, t) = {\ hat {\ mathbf {z}}} \ times \ mathbf {E} (\ mathbf {r}, t) \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} \ mathbf {E} (\ mathbf {r}, t) = \ left | \, \ mathbf {E} \, \ right | \ mathrm {Re} \ left \ {\ mathbf {Q} \ left | \ psi \ right \ rangle \ exp \ left [i \ left (kz - \ omega t \ right) \ right] \ right \} \\\ mathbf {B} (\ mathbf {r}, t) = {\ hat {\ mathbf {z}}} \ times \ mathbf {E} (\ mathbf {г}, т) \ конец {выровнено}}}

, где k - волновое число,

ω = ck {\ displaystyle \ omega = ck}

\ omega = ck

- угловая частота волны, $Q = [x ^, y ^] {\ displaystyle \ mathbf {Q} = \ left [{\ hat {\ mathbf {x}}}, {\ hat {\ mathbf {y}}} \ right]}$ $\ mathbf {Q} = \ left [\ hat { \ mathbf {x}}, \ hat {\ mathbf {y}} \ right]$ - это ортогональная $2 × 2 {\ displaystyle 2 \ times 2}$ $2 \ times 2$ матрица, столбцы которой охватывают поперечную плоскость xy и $c {\ displaystyle c}$ $c$ - скорость света.

Здесь

| E | {\ displaystyle \ left | \, \ mathbf {E} \, \ right |}

\ left | \, \ mathbf {E} \, \ right |

- это амплитуда поля, а

| ψ⟩ знак равно def (ψ Икс ψ Y) знак равно (соз ⁡ θ ехр ⁡ (я α x) грех ⁡ θ exp ⁡ (я α y)) {\ 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}}}

{\ 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}}}

- нормализованный вектор Джонса в плоскости ху.

Если $α y {\ displaystyle \ alpha _ {y}}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {y}}$ повернут на $π / 2 {\ displaystyle \ pi / 2}$ ${\ displaystyle \ pi / 2}$ радиан относительно $α x {\ displaystyle \ alpha _ {x}}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {x}}$ , а амплитуда x равна амплитуде y, в которой волна имеет круговую поляризацию. Вектор Джонса:

| ψ⟩ знак равно 1 2 (1 ± я) ехр ⁡ (я α Икс) {\ Displaystyle | \ psi \ rangle = {1 \ над {\ sqrt {2}}} {\ begin {pmatrix} 1 \\\ pm я \ end {pmatrix}} \ exp \ left (i \ alpha _ {x} \ right)}

{\ displaystyle | \ psi \ rangle = {1 \ over {\ sqrt {2}}} {\ begin {pmatrix} 1 \\\ pm i \ end {pmatrix}} \ exp \ left (i \ alpha _ {x} \ справа)}

где знак плюс указывает левую круговую поляризацию, а знак минус указывает правую круговую поляризацию. В случае круговой поляризации вектор электрического поля постоянной величины вращается в плоскости x-y.

Если базисные векторы определены так, что

| R⟩ знак равно def 1 2 (1 - я) {\ displaystyle | R \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {1 \ over {\ sqrt {2}}} {\ begin { pmatrix} 1 \\ - i \ end {pmatrix}}}

{\ displaystyle | R \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {1 \ over {\ sqrt {2}}} {\ begin {pmatrix} 1 \\ -i \ end {pmatrix}}}

| L⟩ знак равно def 1 2 (1 я) {\ displaystyle | L \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {1 \ over {\ sqrt {2}}} {\ begin {pmatrix } 1 \\ i \ end {pmatrix}}}

{\ displaystyle | L \ rangle \ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} \ {1 \ over { \ sqrt {2}}} {\ begin {pmatrix} 1 \\ i \ end {pmatrix}}}

тогда состояние поляризации может быть записано в «базисе RL» как

| ψ⟩ = ψ R | R⟩ + ψ L | L⟩ {\ displaystyle | \ psi \ rangle = \ psi _ {R} | R \ rangle + \ psi _ {L} | L \ rangle}

{\ displaystyle | \ psi \ rangle = \ psi _ {R} | R \ rangle + \ psi _ {L} | L \ rangle}

где

ψ R = def 1 2 (cos ⁡ θ + i sin ⁡ θ exp ⁡ (i δ)) exp ⁡ (i α x) ψ L = def 1 2 (cos ⁡ θ - i sin ⁡ θ exp ⁡ (i δ)) exp ⁡ (i α x) {\ displaystyle {\ begin {align} \ psi _ {R} ~ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} ~ {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left (\ cos \ theta + i \ sin \ theta \ exp \ left (i \ delta \ right) \ right) \ exp \ left (i \ alpha _ {x} \ right) \\\ psi _ {L} ~ {\ stackrel { \ mathrm {def}} {=}} ~ {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left (\ cos \ theta -i \ sin \ theta \ exp \ left (i \ delta \ right) \ right) \ exp \ left (i \ alpha _ {x} \ right) \ end {align}}}

{\ displaystyle {\ begin {align} \ psi _ {R} ~ {\ stackrel {\ mathrm {def}} {=}} ~ {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left (\ cos \ theta + i \ sin \ theta \ exp \ left (i \ delta \ right) \ right) \ exp \ left (i \ alpha _ {x } \ right) \\\ psi _ {L} ~ {\ stackrel {\ mathrm { def}} {=}} ~ {\ frac {1} {\ sqrt {2}}} \ left (\ cos \ theta -i \ sin \ theta \ exp \ left (i \ delta \ right) \ right) \ ехр \ влево (я \ альфа _ {х} \ вправо) \ конец {выровнено}}}

δ = α y - α x. {\ displaystyle \ delta = \ alpha _ {y} - \ alpha _ {x}.}

\ delta = \ alpha_y - \ alpha_x.

Антенны

Для создания круговой поляризации (или почти таковой) можно использовать различные типы антенных элементов.) радиация; Следуя Баланису, можно использовать дипольные элементы :

«два скрещенных диполя обеспечивают две ортогональные компоненты поля... Если два диполя идентичны, напряженность поля каждого по зениту... будет одинаковой. Кроме того, если бы на два диполя подавалась разность фаз во времени 90 ° (фазовая квадратура), поляризация вдоль зенита была бы круговой... Один из способов получить разность фаз во времени 90 ° между двумя ортогональными компонентами поля, излучаемые соответственно двумя диполями, происходит при питании одного из двух диполей линией передачи, которая на 1/4 длины волны длиннее или короче, чем у другого ", стр.80;

или спиральные элементы :

«Для достижения круговой поляризации [в осевом или торцевом режиме]... окружность C спирали должна быть... с C / длина волны = 1, близкая к оптимальной, а расстояние около S = длина волны / 4». стр.571;

или патч-элементы :

"круговая и эллиптическая поляризации могут быть получены с использованием различных схем подачи или небольших модификаций элементов... Круговая поляризация может быть получена, если две ортогональные моды возбуждаются с помощью разница во времени и фазе между ними составляет 90 °. Это может быть достигнуто путем регулировки физических размеров пятна... Для квадратного элемента пятна самый простой способ возбудить идеально круговую поляризацию - это подать элемент на два соседних края.. Квадратурная разность фаз получается путем подачи на элемент делителя мощности на 90 ° », стр.859.

В квантовой механике

С квантовой механики свет состоит из из фотонов. Поляризация - это проявление спинового углового момента света. Более конкретно, в квантовой механике направление вращения фотона связано с направленностью циркулярно поляризованного света, а спин пучка фотонов подобен вращению пучка частиц, таких как электроны.

В природе

Внешняя поверхность розовой ленты отражает почти исключительно свет с левой круговой поляризацией.

В природе известно лишь несколько механизмов, которые систематически производят свет с круговой поляризацией . В 1911 году Альберт Абрахам Михельсон обнаружил, что свет, отраженный от золотого жука-скарабея Chrysina resplendens, имеет преимущественно левую поляризацию. С тех пор круговая поляризация была измерена у нескольких других жуков-скарабеев, таких как Chrysina gloriosa, а также у некоторых ракообразных, таких как креветка-богомол. В этих случаях основным механизмом является спиральность на молекулярном уровне хитиновой кутикулы.

биолюминесценция личинок из Светлячки также имеют круговую поляризацию, как сообщалось в 1980 году для видов Photuris lucicrescens и Photuris versicolor. Для светлячков труднее найти микроскопическое объяснение поляризации, потому что было обнаружено, что левый и правый фонари личинок излучают поляризованный свет противоположных чувств. Авторы предполагают, что свет начинается с линейной поляризации из-за неоднородностей внутри выровненных фотоцитов, и он улавливает круговую поляризацию, проходя через линейно двулучепреломляющую ткань.

Интерфейсы вода-воздух являются еще одним источником круговой поляризации. Солнечный свет, который рассеивается обратно к поверхности, имеет линейную поляризацию. Если этот свет затем полностью внутренне отражается обратно вниз, его вертикальная составляющая претерпевает фазовый сдвиг. Для подводного наблюдателя, смотрящего вверх, слабый свет за пределами окна Снеллиуса поэтому (частично) поляризован по кругу.

Более слабые источники круговой поляризации в природе включают многократное рассеяние линейными поляризаторами, как в круговая поляризация звездного света и избирательное поглощение циркулярно-дихроичной средой.

Сообщалось, что два вида креветок-богомолов способны обнаруживать свет с круговой поляризацией.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Дополнительная литература

Джексон, Джон Д. (1999). Классическая электродинамика (3-е изд.). Нью-Йорк: Вили. ISBN 978-0-471-30932-1.
Борн, М. и Вольф, Э. (1999). Принципы оптики: электромагнитная теория распространения, интерференции и дифракции света (7-е изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-64222-4.