Gelombang Bidang dan Polarisasi

Gelombang elektromagnetik paling sederhana adalah gelombang bidang transversal yang orientasi medan listriknya mendefinisikan polarisasinya.

Definition

Gelombang elektromagnetik bidang adalah solusi di mana medan bergantung pada arah propagasi tunggal dan berosilasi secara sinusoidal; polarisasi menentukan bagaimana vektor medan listrik berorientasi dan bagaimana orientasi tersebut berkembang selama satu siklus.

Scope

Topik ini mencakup solusi gelombang bidang monokromatik dari persamaan Maxwell dalam vakum, hubungan transversal dan magnitudo relatif medan listrik dan magnet, vektor gelombang dan hubungan dispersi, fluks energi dan momentum yang dibawa oleh gelombang, dan keadaan polarisasi — linear, melingkar, dan elips — bersama dengan deskripsi dan manipulasinya.

Core questions

• Bagaimana struktur gelombang elektromagnetik bidang monokromatik?
• Bagaimana medan listrik dan magnet saling berhubungan dalam gelombang semacam itu?
• Bagaimana berbagai keadaan polarisasi didefinisikan dan dihasilkan?

Key concepts

• gelombang monokromatik
• vektor gelombang
• medan transversal
• polarisasi linear
• polarisasi melingkar
• polarisasi elips
• vektor Poynting
• intensitas

Key theories

Solusi gelombang bidang transversal

Gelombang bidang monokromatik memiliki medan listrik dan magnet yang saling tegak lurus dan tegak lurus terhadap arah propagasi, dengan magnitudo yang terkait dengan kecepatan gelombang dan fluks energi yang diberikan oleh vektor Poynting.

Keadaan polarisasi

Superposisi komponen medan tegak lurus dengan fase dan amplitudo relatif yang pasti menghasilkan polarisasi linear, melingkar, atau elips, yang dapat dianalisis dan diubah oleh polarisator dan pelat gelombang.

Clinical relevance

Kontrol polarisasi sangat penting untuk tampilan kristal cair, kacamata hitam terpolarisasi, komunikasi optik, polarimetri untuk mengukur aktivitas optik, dan analisis tegangan, sementara model gelombang bidang mendasari analisis antena dan radar.

History

Malus menemukan polarisasi melalui refleksi pada tahun 1808, dan Fresnel serta Young menetapkan sifat transversal gelombang cahaya pada tahun 1810-an-1820-an, yang kemudian dijelaskan oleh teori Maxwell sebagai karakter transversal gelombang elektromagnetik.

Key figures

• Augustin-Jean Fresnel
• Étienne-Louis Malus
• James Clerk Maxwell

Seminal works

• jackson1998
• born1999

Frequently asked questions

Apa artinya cahaya terpolarisasi?

Polarisasi menggambarkan arah osilasi medan listrik; pada cahaya terpolarisasi linear, ia tetap sepanjang satu sumbu, sementara pada polarisasi melingkar atau elips, ia berputar seiring dengan pergerakan gelombang.

Mengapa gelombang elektromagnetik transversal dalam vakum?

Persamaan Maxwell dalam ruang bebas mensyaratkan medan tegak lurus terhadap arah propagasi, sehingga tidak ada komponen medan osilasi sepanjang arah perjalanan.