Polarização elíptica - Elliptical polarization
Em eletrodinâmica , a polarização elíptica é a polarização da radiação eletromagnética de modo que a ponta do vetor do campo elétrico descreve uma elipse em qualquer plano fixo que se cruza e é normal para a direção de propagação. Uma onda elipticamente polarizada pode ser resolvida em duas ondas polarizadas linearmente em quadratura de fase , com seus planos de polarização em ângulos retos entre si. Como o campo elétrico pode girar no sentido horário ou anti-horário à medida que se propaga, as ondas elipticamente polarizadas exibem quiralidade .
Outras formas de polarização, como polarização circular e linear , podem ser consideradas casos especiais de polarização elíptica.
Descrição matemática
A solução de onda plana sinusoidal clássica da equação de onda eletromagnética para os campos elétrico e magnético é ( unidades gaussianas )
para o campo magnético, onde k é o número de onda ,
é a frequência angular da onda que se propaga na direção + z e é a velocidade da luz .
Aqui está a amplitude do campo e
é o vetor normalizado de Jones . Esta é a representação mais completa da radiação eletromagnética polarizada e corresponde em geral à polarização elíptica.
Elipse de polarização
Em um ponto fixo no espaço (ou para z fixo), o vetor elétrico traça uma elipse no plano xy. Os eixos semi-maior e semi-menor da elipse têm comprimentos A e B, respectivamente, que são dados por
e
- ,
onde . A orientação da elipse é dada pelo ângulo que o semieixo maior faz com o eixo x. Este ângulo pode ser calculado a partir de
- .
Se , a onda é polarizada linearmente . A elipse se reduz a uma linha reta ) orientada em um ângulo . É o caso da superposição de dois movimentos harmônicos simples (em fase), um na direção x com amplitude e outro na direção y com amplitude . Quando aumenta de zero, ou seja, assume valores positivos, a linha evolui para uma elipse que está sendo traçada no sentido anti-horário (olhando na direção da onda em propagação); isso então corresponde à polarização elíptica para canhotos ; o semi-eixo maior agora está orientado em um ângulo . Da mesma forma, se torna- se negativo de zero, a linha evolui para uma elipse que está sendo traçada no sentido horário; isso corresponde à polarização elíptica para a direita .
Se e , ou seja, a onda é circularmente polarizada . Quando , a onda é polarizada circularmente para a esquerda, e quando , a onda é polarizada circularmente para a direita.
Parametrização
Qualquer polarização fixa pode ser descrita em termos da forma e orientação da elipse de polarização, que é definida por dois parâmetros: relação axial AR e ângulo de inclinação . A proporção axial é a proporção dos comprimentos dos eixos maior e menor da elipse, e é sempre maior ou igual a um.
Alternativamente, a polarização pode ser representada como um ponto na superfície da esfera de Poincaré , com a longitude e como a latitude , onde . O sinal usado no argumento do depende da destreza da polarização. Positivo indica polarização à esquerda, enquanto negativo indica polarização à direita, conforme definido pelo IEEE.
Para o caso especial de polarização circular , a relação axial é igual a 1 (ou 0 dB) e o ângulo de inclinação é indefinido. Para o caso especial de polarização linear , a relação axial é infinita.
Na natureza
A luz refletida de alguns besouros (por exemplo, Cetonia aurata ) é polarizada elíptica.
Veja também
- Elipsometria
- Rombo de Fresnel
- Polarização de fóton
- Soluções de onda plana sinusoidal da equação de onda eletromagnética
Referências
- Este artigo incorpora material de domínio público do documento General Services Administration : "Federal Standard 1037C" .(em apoio a MIL-STD-188 )
- Henri Poincaré (1889) Théorie Mathématique de la Lumière, volume 1 e Volume 2 (1892) via Internet Archive .
- H. Poincaré (1901) Eletricité et Optique: La Lumière et les Théories Électrodynamiques , via Internet Archive