Polarización elíptica - Elliptical polarization

En electrodinámica , la polarización elíptica es la polarización de la radiación electromagnética de manera que la punta del vector de campo eléctrico describe una elipse en cualquier plano fijo que se interseca y es normal a la dirección de propagación. Una onda polarizada elípticamente se puede descomponer en dos ondas polarizadas linealmente en cuadratura de fase , con sus planos de polarización en ángulos rectos entre sí. Dado que el campo eléctrico puede girar en sentido horario o antihorario a medida que se propaga, las ondas polarizadas elípticamente exhiben quiralidad .

Otras formas de polarización, como la polarización circular y lineal , pueden considerarse casos especiales de polarización elíptica.

Diagrama de polarización elíptica

Descripción matemática

La solución de onda plana sinusoidal clásica de la ecuación de onda electromagnética para los campos eléctricos y magnéticos es ( unidades gaussianas )

para el campo magnético, donde k es el número de onda ,

es la frecuencia angular de la onda que se propaga en la dirección + z, y es la velocidad de la luz .

Aquí está la amplitud del campo y

es el vector de Jones normalizado . Esta es la representación más completa de la radiación electromagnética polarizada y corresponde en general a la polarización elíptica.

Elipse de polarización

Polarización elipse.svg

En un punto fijo en el espacio (o para z fijo), el vector eléctrico traza una elipse en el plano xy. Los ejes semi-mayor y semi-menor de la elipse tienen longitudes A y B, respectivamente, que están dadas por

y

,

donde . La orientación de la elipse viene dada por el ángulo que forma el semieje mayor con el eje x. Este ángulo se puede calcular a partir de

.

Si , la onda está polarizada linealmente . La elipse se colapsa en una línea recta ) orientada en ángulo . Este es el caso de la superposición de dos movimientos armónicos simples (en fase), uno en la dirección x con amplitud y el otro en la dirección y con amplitud . Cuando aumenta desde cero, es decir, asume valores positivos, la línea evoluciona hacia una elipse que se traza en la dirección contraria a las agujas del reloj (mirando en la dirección de la onda que se propaga); esto corresponde entonces a la polarización elíptica para zurdos ; el semieje mayor está ahora orientado en ángulo . De manera similar, si se vuelve negativa desde cero, la línea se convierte en una elipse que se traza en el sentido de las agujas del reloj; esto corresponde a la polarización elíptica para diestros .

Si y , es decir, la onda está polarizada circularmente . Cuando , la onda está polarizada circularmente a la izquierda, y cuando , la onda está polarizada circularmente a la derecha.

Parametrización

Cualquier polarización fija se puede describir en términos de la forma y orientación de la elipse de polarización, que se define mediante dos parámetros: relación axial AR y ángulo de inclinación . La relación axial es la relación de las longitudes de los ejes mayor y menor de la elipse, y siempre es mayor o igual a uno.

Alternativamente, la polarización se puede representar como un punto en la superficie de la esfera de Poincaré , con la longitud y la latitud , donde . El signo utilizado en el argumento de depende de la lateralidad de la polarización. Positivo indica polarización de la mano izquierda, mientras que negativo indica polarización de la mano derecha, según lo define IEEE.

Para el caso especial de polarización circular , la relación axial es igual a 1 (o 0 dB) y el ángulo de inclinación no está definido. Para el caso especial de polarización lineal , la relación axial es infinita.

En naturaleza

La luz reflejada de algunos escarabajos (por ejemplo, Cetonia aurata ) tiene una polarización elíptica.

Ver también

Referencias

  • Dominio publico Este artículo incorpora  material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .(en apoyo de MIL-STD-188 )

enlaces externos