ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВОЛН

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВОЛН

- характеристика волн, определяющая пространственную направленность векторных волновых полей. Исторически это понятие было введено в оптике ещё во времена "довекторных описаний" и первоначально основывалось на свойствах поперечной анизотропии волновых пучков (см. Поляризация света). Оно распространено на все без исключения типы физ. волновых возмущений (см. Волны), но осн. терминология по-прежнему осталась связанной с эл.-магн. (в частности, оптическими) полями.

Различают продольно и поперечно поляризованные волны в зависимости от ориентации вектора поля относительно волнового вектора (k). В электродинамике примером продольных волн служат плоские однородные плазменные волны (см. Ленгмюровские волны); к поперечным волнам в первую очередь относятся плоские однородные эл.-магн. волны в вакууме или в однородных изотропных средах. Поскольку в последних электрич. ( Е) и магн. ( Н) векторы перпендикулярны волновому вектору (k), то их часто наз. волнами типа ТЕМ или ТЕН (см. Волновод). Причём, если векторы поля ( Е, Н) лежат в фиксиров. плоскостях ( Е, k) и ( Н,k), т. е. имеют фиксиров. направления в пространстве, используется термин "волны линейной поляризации". Суперпозиция двух линейно поляризованных волн, распространяющихся в одном направлении (k) и имеющих одинаковую частоту но отличающихся направленностью векторных полей, даёт в общем случае волну эллиптической поляризации. В ней концы векторов E. и H описывают в плоскости, перпендикулярной k, эллиптич. траектории, ориентированные по правому или по левому винту в направлении k в зависимости от знака и величины разности фаз между исходными линейно поляризованными составляющими. Соответственно, такая волна наз. право- или левополяризованной, что не совпадает с терминологией, принятой в оптике, где отсчёт направления вращения вектора поля ведётся в направлении (-k), т. е. в направлении на источник. В частном случае вырождения эллипсов в окружности волны становятся циркуляр-но поляризованными. Иногда именно волны с циркулярной (круговой) поляризацией выбирают в качестве нормальных мод среды. Линейно, эллиптически и цир-кулярно поляризованные волны являются полностью поляризованными волнами. Неполяризов. волны имеют в отличие от них некоррелированное во времени случайное направление векторов полей ( Е и Н) (в оптике - естественный свет). Когда в волновом поле наряду со случайной присутствует ещё и поляризов. составляющая, то говорят о частично поляризованных волнах, количественно характеризуемых степенью поляризации, равной отношению средней по времени интенсивности поляризованной части излучения к полному её значению (см. Когерентность).

Весьма сложными поляризац. свойствами обладают пространственно неоднородные волны, к-рые в принципе можно рассматривать как суперпозицию однородных плоских волн (см. Волновод). При этом характер поляризации векторов Е и Н часто оказывается различным. Так, если в бегущих вдоль оси x волнах типа ТМ поле Н. ориентировано в поперечной к k плоскости а поле Е образует эллипс поляризации в плоскости ( Е, k), то в волнах типа ТЕ данное свойство видоизменяется Для чисто стоячих волн приходится всегда указывать, относительно какого направления ориентированы эллипсы поляризации.

В неоднородных средах, как правило, описать поляризацию волновых полей очень трудно. Обычно ограничиваются рассмотрением лишь случая кусочно-однородных сред, в частности задачи о падении плоской волны на резкую границу раздела двух однородных изотропных сред (см. Френеля формулы).

В анизотропных средах волны разной поляризации имеют разл. скорости распространения и разл. коэф. затухания. Поэтому при падении волны на границу раздела с анизотропной средой могут возникать сразу неск. преломлённых волн, распространяющихся под углами, отличными от устанавливаемых Снелля законами. Такие свойства анизотропных сред лежат в основе многих поляризационных приборов (разл. поляризаторов, деполяризаторов, поляризац. анализаторов, компенсаторов и т. п.).

Лит..-Ландау Л. Д.,Лифшиц E. М., Теория поля, 7 изд., М., 1988; Гинзбург В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме, 2 изд., М., 1967; Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., 2 изд., М., 1973.

А. А. Жаров, А. И. Смирнов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.