PDF (1 MB) - FMI

138 LUKU 11. SÄHKÖMAGNEETTISET AALLOT2. Vaihe-ero φ = ±π/2. TällöinE(0,t)=±E p p sin ωt + E s s cos ωt (11.25)Nyt sähkökenttävektori pyörii ps-tasossa piirtäen ellipsin joko myötätaivastapäivään riippuen katselusuunnasta. Tämä onelliptinen polarisaatio.3. Vaihe-ero φ = ±π/2 ja E p = E s .Tällöin ellipsi palautuu ympyräksija kyseessä ympyräpolarisaatioJos vaihe-ero on jotain muuta kuin φ = ±π/2, kyseessä on aina elliptinenpolarisaatio (mahdollisesti surkastunut lineaariseksi).Tarkastellaan sitten sähkökentän pyörimissuuntaa. Rajoitutaan yksinkertaisuudenvuoksi ympyräpolarisaatioon. Jos yllä φ = +π/2, pyörii aallonsähkökenttä myötäpäivään, kun katsotaan kohti saapuvaa aaltoa. Optiikassatätä kutsutaan oikeakätisesti polarisoituneeksi aalloksi. Jospyörimistä tarkastellaan aallon etenemissuuntaan, se kuitenkin näyttää toteuttavanvasemman käden kiertosäännön. Tarkasteltaessa sähkömagneettisten,esim. radioaaltojen ominaisuuksia magnetoituneessa johtavassa väliaineessa(esim. plasmassa) tällaista aaltoa kutsutaankin vasenkätisesti polarisoituneeksi.Tämä valinta on sikäli johdonmukainen, että näin polarisoitunutaalto muodostaa avaruudessa vasenkätisen ruuvin. Aallolla sanotaanolevan negatiivinen helisiteetti ja voidaan puhua negatiivisesti polarisoituneestaaallosta. Vastaavasti φ = −π/2 antaa päinvastaiset nimitykset.Meidän ei tarvitse tällä kurssilla murehtia oikea- tai vasenkätisyyksiensekamelskasta, mutta asia on hyvä tietää vastaisen varalta.Todetaan vielä, että mielivaltainen elliptinen polarisaatio voidaan hajottaaeri vaiheissa värähtelevien oikea- ja vasenkätisesti polarisoituneidenaaltojen summaksi. Esimerkiksi lineaarinen polarisaatio on summa kahdestaeri suuntiin pyörivästä samanamplitudisesta komponentista.11.3 Sähkömagneettisen aallon energiaKompleksisen sähkö- tai magneettikentän reaaliosa on fysikaalinen mitattavakenttä. Koska Maxwellin yhtälöt ovat lineaariset kenttien suhteen jatoteutuvat siten erikseen reaali- ja imaginaariosille, tästä ei tullut edelläongelmia. Kenttien energiat ja Poyntingin vuo ovat kuitenkin vektoreidentuloja, jolloin reaali- ja imaginaariosat sekoittuvat toisiinsa eli Re (A · B) ≠Re A · Re B. Niinpä on syytä ottaa ensin suureiden reaaliosat ja kertoa nevasta sitten keskenään.