الموجات المستوية والاستقطاب
أبسط الموجات الكهرومغناطيسية هي الموجات المستعرضة المستوية التي يحدد اتجاه مجالها الكهربائي استقطابها.
Definition
الموجة الكهرومغناطيسية المستوية هي حل تعتمد فيه المجالات على اتجاه انتشار واحد وتتذبذب جيبيًا؛ ويحدد الاستقطاب كيفية توجيه متجه المجال الكهربائي وكيف يتطور هذا التوجيه على مدار دورة.
Scope
يغطي هذا الموضوع حلول الموجات المستوية أحادية اللون لمعادلات ماكسويل في الفراغ، والعلاقة المستعرضة والمقادير النسبية للمجالين الكهربائي والمغناطيسي، ومتجه الموجة وعلاقة التشتت، وتدفق الطاقة والزخم الذي تحمله الموجة، وحالات الاستقطاب – الخطي والدائري والإهليلجي – بالإضافة إلى وصفها ومعالجتها.
Core questions
- ما هو تركيب الموجة الكهرومغناطيسية المستوية أحادية اللون؟
- كيف ترتبط المجالات الكهربائية والمغناطيسية في مثل هذه الموجة؟
- كيف تُعرّف وتُنتج حالات الاستقطاب المختلفة؟
Key concepts
- موجة أحادية اللون
- متجه الموجة
- مجالات مستعرضة
- استقطاب خطي
- استقطاب دائري
- استقطاب إهليلجي
- متجه بوينتنج
- الشدة
Key theories
- حل الموجة المستوية المستعرضة
- تتميز الموجة المستوية أحادية اللون بمجالات كهربائية ومغناطيسية متعامدة مع بعضها البعض ومع اتجاه الانتشار، مع ارتباط مقاديرها بسرعة الموجة وتدفق الطاقة المعطى بواسطة متجه بوينتنج.
- حالات الاستقطاب
- يؤدي تراكب مكونات المجال المتعامدة ذات الطور والسعة النسبية المحددة إلى استقطاب خطي أو دائري أو إهليلجي، والذي يمكن تحليله وتحويله بواسطة المستقطبات وألواح الموجة.
Clinical relevance
يعد التحكم في الاستقطاب ضروريًا لشاشات العرض البلورية السائلة، والنظارات الشمسية المستقطبة، والاتصالات البصرية، وقياس الاستقطاب (polarimetry) لقياس النشاط البصري، وتحليل الإجهاد، بينما تشكل نماذج الموجات المستوية أساس تحليل الهوائيات والرادار.
History
اكتشف مالوس الاستقطاب بالانعكاس عام 1808، وأسس فريسنل ويونغ الطبيعة المستعرضة للموجات الضوئية في الفترة من 1810 إلى 1820، والتي فسرتها نظرية ماكسويل لاحقًا على أنها السمة المستعرضة للموجات الكهرومغناطيسية.
Key figures
- Augustin-Jean Fresnel
- Étienne-Louis Malus
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- born1999
Frequently asked questions
- ماذا يعني أن يكون الضوء مستقطبًا؟
- يصف الاستقطاب الاتجاه الذي يتذبذب فيه المجال الكهربائي؛ ففي الضوء المستقطب خطيًا يبقى على طول محور واحد، بينما في الاستقطاب الدائري أو الإهليلجي يدور مع تقدم الموجة.
- لماذا تكون الموجات الكهرومغناطيسية مستعرضة في الفراغ؟
- تتطلب معادلات ماكسويل في الفضاء الحر أن تكون المجالات متعامدة مع اتجاه الانتشار، لذلك لا يوجد مكون للمجال المتذبذب على طول اتجاه السفر.