คลื่นระนาบและโพลาไรเซชัน
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดคือคลื่นระนาบตามขวาง ซึ่งการวางแนวของสนามไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดโพลาไรเซชันของคลื่น
Definition
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระนาบคือผลเฉลยที่สนามขึ้นอยู่กับทิศทางการแพร่กระจายเพียงทิศทางเดียวและมีการแกว่งแบบไซน์; โพลาไรเซชันระบุว่าเวกเตอร์สนามไฟฟ้ามีการวางแนวอย่างไรและทิศทางการวางแนวนั้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตลอดหนึ่งรอบ
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงผลเฉลยคลื่นระนาบเอกรงค์ของสมการของแมกซ์เวลล์ในสุญญากาศ, ความสัมพันธ์ตามขวางและขนาดสัมพัทธ์ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก, เวกเตอร์คลื่นและความสัมพันธ์การกระจาย, การไหลของพลังงานและโมเมนตัมที่คลื่นพาไป, และสถานะของโพลาไรเซชัน — เชิงเส้น, วงกลม, และวงรี — พร้อมกับการอธิบายและการจัดการ
Core questions
- โครงสร้างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระนาบเอกรงค์เป็นอย่างไร?
- สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กมีความสัมพันธ์กันอย่างไรในคลื่นดังกล่าว?
- สถานะโพลาไรเซชันที่แตกต่างกันถูกกำหนดและสร้างขึ้นได้อย่างไร?
Key concepts
- คลื่นเอกรงค์
- เวกเตอร์คลื่น
- สนามตามขวาง
- โพลาไรเซชันเชิงเส้น
- โพลาไรเซชันวงกลม
- โพลาไรเซชันวงรี
- เวกเตอร์พอยน์ติง
- ความเข้ม
Key theories
- ผลเฉลยคลื่นระนาบตามขวาง
- คลื่นระนาบเอกรงค์มีสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กตั้งฉากซึ่งกันและกันและตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย โดยขนาดของสนามทั้งสองมีความสัมพันธ์กันด้วยความเร็วคลื่นและการไหลของพลังงานที่กำหนดโดยเวกเตอร์พอยน์ติง
- สถานะของโพลาไรเซชัน
- การซ้อนทับองค์ประกอบสนามที่ตั้งฉากกันด้วยเฟสสัมพัทธ์และแอมพลิจูดที่แน่นอนจะทำให้เกิดโพลาไรเซชันเชิงเส้น, วงกลม, หรือวงรี ซึ่งสามารถวิเคราะห์และแปลงได้ด้วยโพลาไรเซอร์และแผ่นคลื่น
Clinical relevance
การควบคุมโพลาไรเซชันมีความสำคัญต่อจอแสดงผลคริสตัลเหลว, แว่นกันแดดโพลาไรซ์, การสื่อสารด้วยแสง, โพลาริมิเตอร์สำหรับการวัดกิจกรรมทางแสง, และการวิเคราะห์ความเค้น, ในขณะที่แบบจำลองคลื่นระนาบเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์เสาอากาศและเรดาร์
History
มาลุสค้นพบโพลาไรเซชันโดยการสะท้อนในปี 1808 และเฟรสเนลกับยังได้สร้างลักษณะตามขวางของคลื่นแสงในช่วงทศวรรษ 1810-1820 ซึ่งทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ได้อธิบายในภายหลังว่าเป็นลักษณะตามขวางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
Key figures
- Augustin-Jean Fresnel
- Étienne-Louis Malus
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- born1999
Frequently asked questions
- การที่แสงมีโพลาไรซ์หมายความว่าอย่างไร?
- โพลาไรเซชันอธิบายทิศทางที่สนามไฟฟ้าแกว่ง; ในแสงโพลาไรซ์เชิงเส้น สนามจะคงอยู่ตามแกนเดียว ในขณะที่ในโพลาไรเซชันวงกลมหรือวงรี สนามจะหมุนเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
- เหตุใดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นคลื่นตามขวางในสุญญากาศ?
- สมการของแมกซ์เวลล์ในพื้นที่ว่างกำหนดให้สนามต้องตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย ดังนั้นจึงไม่มีองค์ประกอบของสนามที่แกว่งไปตามทิศทางการเคลื่อนที่