电磁波的极化和薄板涡流
-电磁波的极化方式
电磁波的极化方式
《电磁波的极化方式》
嘿，大家知道吗？电磁波这玩意儿可神奇啦！就说电磁波的极化方式吧，那真的是很有意思呢。
我记得有一次啊，我在家里鼓捣那个收音机。
我就特别好奇，为啥这小盒子能收到那么多台，还能发出各种声音呢。
我就开始研究起来，把它拆开又装上，装上又拆开，嘿嘿，我就是这么调皮。
然后我就发现啊，这收音机接收信号好像和电磁波有关系呢。
我就开始琢磨电磁波的极化方式，哎呀呀，什么水平极化、垂直极化，感觉就像是电磁波在跳舞一样，一会儿这样扭，一会儿那样摆。
我就想啊，这电磁波是不是也有自己的个性呀，它们用不同的极化方式来展示自己呢。
然后我就联想到，我们人不也有各种不同的方式来表现自己嘛。
就像有的人特别开朗，像水平极化的电磁波，大大咧咧的；有的人比较内敛，像垂直极化的电磁波，安安静静的。
这多有意思呀！
总之呢，电磁波的极化方式真的是一个很奇妙的东西，让我从一个小小的收音机里发现了这么多有趣的事儿。
原来生活中处处都藏着这些科学的小秘密呀，就等我们去发现呢！以后我可得多多留意，说不定还能发现更多关于电磁波极化方式的好玩事儿呢！哈哈！。
实验三 电磁波的极化
ϕ
y
−ϕ
x
= 0,ϕ
y
= ϕ
x
或 ϕ
y
−ϕ
x
= π
y
合成后
2 2 2 E = Ex2 + E y = Exm + E ym cos(ωt + φx ) Eym = const (ϕ y − ϕx = 0) arctg Exm α = arctg Ey = Eym Ex −arctg = const (ϕ y − ϕx = π ) Exm
0
x
直线极化。 ◇ 当 φ = 0 时， 椭圆极化 → 直线极化。 电磁波的极化方式由辐射源（即天线）的性质决定。 电磁波的极化方式由辐射源（即天线）的性质决定。
椭圆极化的平面波
y y
x x
椭圆、 椭圆、圆与直线极化的 关系
将 f (θ , ϕ ) = sin θ 用极坐标画出来
z
z E y y
θ
当
ϕ y − ϕx =
π
2
即 α = −(ωt + ϕ x ) 且
Exm = E ym 可判断出
电场矢量终端运动方向与电磁波传播方向满足左手螺旋关系——左旋圆极化波。 左旋圆极化波。 电场矢量终端运动方向与电磁波传播方向满足左手螺旋关系 左旋圆极化波 说明：上述结论适用于沿+Z方向传播的均匀平面波。 +Z方向传播的均匀平面波 说明：上述结论适用于沿+Z方向传播的均匀平面波。
实验三 电磁波的极化
一、实验目的 1、学习了解极化波的产生及其特点。 、学习了解极化波的产生及其特点。 2、研究自制的电磁波感应器的极化特性，加深对电磁波极化特性的理解。 、研究自制的电磁波感应器的极化特性，加深对电磁波极化特性的理解。 二、实验原理
电磁波的极化现象研究
电磁波的极化现象研究电磁波是一种横波，可分为横电波和横磁波。
在传播过程中，电磁波与介质发生相互作用，引发了极化现象，这是一项重要而且有趣的研究领域。
首先，什么是电磁波的极化？极化是指电磁波在传播过程中，电场矢量（横电波）或磁场矢量（横磁波）振动方向的约束。
电磁波的极化状态可分为线偏振、圆偏振和非偏振三种。
线偏振是指电场矢量振动方向在一个确定平面内，而圆偏振是指电场矢量在平面内绕传播方向旋转，旋转方向可以是顺时针或逆时针。
研究电磁波的极化现象，需要从电磁场中的Maxwell方程组入手。
Maxwell方程组描述了电磁波的传播规律，其解是电场和磁场的解析表达式。
通过对Maxwell方程组的求解，可以得到电磁波传播过程中电场强度和磁感应强度的关系，从而揭示了电磁波的极化现象。
电磁波的极化现象对于许多领域都有重要意义。
在通信领域，了解电磁波的极化状态对于提高信道容量和抗干扰能力至关重要。
例如，当我们使用一台手机进行通信时，信号传输过程中可能会遇到建筑物、山脉等物体的干扰。
这些物体会使电磁波发生散射现象，导致信号损失。
而了解电磁波的极化状态可以帮助我们选择合适的极化方向，减少信号损失，提高通信质量。
在光学领域，电磁波的极化现象也有重要应用。
例如，偏光镜就是利用电磁波的极化现象进行工作的装置。
偏光镜是一个能将非偏振光转换成偏振光的装置，其原理就是通过振动方向的约束将电磁波极化。
在实际应用中，偏光镜常被用于摄影、光学仪器、液晶显示器等领域。
另外，电磁波的极化现象还与材料的物理性质密切相关。
不同材料对电磁波的传播会有不同的影响，例如金属可以阻碍电磁波的传播，而折射率较大的材料可以使电磁波发生折射。
通过研究电磁波在不同介质中的极化现象，可以了解材料的电磁响应行为，对材料的设计和应用有重要指导意义。
总之，电磁波的极化现象是一个广泛而深入的研究领域。
通过对电磁波传播过程中电场和磁场的关系的研究，我们可以揭示电磁波的极化状态及其对通信、光学等领域的重要影响。
电磁波的极化
电磁波的极化今天，已经人们已经认识到了电磁波的重要性，它是一种由电磁场中的电磁波组成的波，可以在空间传播。
它可以产生电，磁，热，甚至可以用来收发信号。
在机器视觉等领域的应用中，电磁波在不同的时间和空间上具有衰减性，因此为了有效地完成任务，要求电磁波具有良好的极化性质。
电磁波极化事实上是一种将电磁空间中的电磁波和传播方向作为两个角度完成的概念。
可以用一个三维坐标来表示，将发射方向视为Z轴，将电磁波传播方向视为X-Y轴，电磁波传播方向可以分为两类：线性极化和椭圆极化。
总的来说，极化概念主要是指电场或磁场在传播方向上的分布特性，也就是电磁波的旋转状态，是一种给定的选择或偏倚性，它可以有效地提升传输距离、降低噪声干扰。
关于电磁波极化，可以从几个层面来进行阐述。
首先，它是一种特殊的电磁波传播方式，可以分为线性极化和椭圆极化。
线性极化是指，电磁波的传播方向与发射方向是一致的，它能够有效地将电磁能量传输至距离较远的地方，是很常用的一种极化形式。
而椭圆极化则是指，电磁波的传播方向与发射方向不一致，有可能产生椭圆旋转状态，对于信号接收及噪声抑制功能会有更好的效果。
其次是电磁波极化的应用，由于极化技术具有较强的抗衰减性，可以有效地提高电磁波传播的效率。
它可以应用在建筑面板、超高频通信和机器视觉等领域，有效地提升信号接收能力，降低噪声干扰。
最后，要说一下电磁波极化的测量和分析，这也是实际应用中最关键的部分。
目前常用的测量方法有斯托克斯过程法和诸多变换方法，其中，斯托克斯过程法是指通过斯托克斯过程仪来检测电磁波的极化状态，然后根据检测到的数据，计算出电磁波极化的状态，如极化带宽、极化比等等。
变换方法是指，通过将电磁波的极化状态用空间变换的方式，计算出电磁波极化的比例，也可以作为电磁波传播情况的重要指标。
由此可见，电磁波极化是机器视觉和超高频通信领域中非常重要的一个概念，不仅可以提高电磁波的传播效率，而且有助于抑制噪声干扰，扩大信号的传播距离，是均衡有序的一个状态。
极化方式和波传播
极化方式和波传播极化方式是指电磁波的偏振状态，也可以理解为电磁波中电场矢量的振动方向。
电磁波可以沿任意方向传播，而极化方式则确定了电磁波中电场矢量振动的方向。
通常情况下，电磁波有三种常见的极化方式：1.线偏振：电场振动方向沿着某一固定直线传播。
线偏振波可以通过偏振片进行选择性地传播或阻挡。
例如，在太阳光经过大气层散射后，呈现出偏振，因此我们可以通过太阳眼镜上的偏振片过滤掉不需要的光线。
2.圆偏振：电场振动方向绕着传播方向形成一个螺旋线。
圆偏振波可以根据螺旋的方向分为右旋和左旋两种。
圆偏振波在一些光学器件中具有特殊的应用，例如在光学显微镜中用于观察生物样本。
3.无偏振：电场振动方向在传播过程中随机改变，没有固定的偏振方向。
无偏振光可以由自然光源发出，例如白炽灯。
波的传播是指电磁波在介质中的传播过程。
电磁波在空气、水、玻璃等介质中的传播速度与真空中的光速有所不同，并且在传播的过程中会发生折射和反射。
折射是指电磁波从一种介质传播到另一种介质时，由于介质的密度和光速的改变，电磁波的传播方向发生改变。
折射现象可以解释为光的速度在不同介质中传播时的变化。
反射是指电磁波遇到障碍物的边界时，一部分电磁波被障碍物反射回来，而另一部分电磁波穿过障碍物继续传播。
反射现象是我们日常生活中经常遇到的，比如光在镜子上的反射。
总的来说，极化方式和波的传播是关于电磁波性质的两个重要方面。
极化方式决定了电磁波中电场矢量的振动方向，而波的传播涉及电磁波在不同介质中的传播速度和传播方向的改变。
这些现象在光学、通信等领域都有重要应用。
平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理
本学期通过《电磁场与电磁波》课程的学习，受益匪浅。
虽然对其中很多知识理解比较困难，但大体了解了电磁场与电磁波的基本概念和定理，掌握了对场的基本分析方法和解题方法，并接触了一些自认为是比较前沿的东西，同时离自己的专业方向也越来越近了。
课程理解不是很透彻，所以就平面电磁波极化特性及磁场感应涡流加热原理，并结合网上资料，说一下自己肤浅的看法。
一、平面电磁波极化特性及应用均匀平面波的极化是电磁理论中的一个重要概念，它表征在空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量E的端点在空间描绘给出的轨迹来表示。
根据轨迹不同，分为直线极化、圆极化、椭圆极化。
1、圆极化雷达雷达工作原理：雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
圆极化雷达也被称为全天候雷达，在雨雾冰雪的恶劣气候中也能正常的工作。
由于受到地球重力的影响，雨滴在下落过程中通常变为椭球形状。
当线极化平面电磁波穿过雨区时，如果平面波的极化方向，即电场强度的方向与雨滴椭球的长轴一致时，在雨滴中将会产生感应电流，导致电磁能转变为热能，这种不可逆的能量转换会使电磁波受到强烈的衰减。
所以线极化波雷达在雨季一般难以正常地工作。
而圆极化电磁波的电场方向会不断地旋转，因此不可能总与雨滴椭球的长轴一致。
当电场强度的方向垂直于雨滴椭球的长轴时，不会产生感应电流，此时电磁波不会受到衰减，因此圆极化波雷达穿过雨区是不会遭受到强烈吸收。
2、无线通信中的极化问题在无线通信应用中，为了实现最佳的接收状态，接收天线的极化特性必须和被接收的电磁波的极化特性完全一致，否则不能接收或者只能接收部分能量。
接收天线的极化特性与被接收的电磁波的极化特性完全一致的状态称为极化匹配，极化匹配对于无线通信链路是非常重要的。
电磁学电磁波的特性知识点总结
电磁学电磁波的特性知识点总结电磁波作为电磁学的重要分支，是指电场和磁场通过空气或其他介质以波动形式传播的现象。
了解电磁波的特性对于理解电磁学的基本原理以及应用领域具有重要意义。
本文将就电磁波的特性知识点进行总结，帮助读者全面理解这一概念。
一、电磁波的定义电磁波是指由振荡的电场和磁场组成的波动现象。
根据波长的不同，电磁波可以分为射电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等多个频段。
电磁波是一种横波，垂直于传播方向的电场和磁场相互垂直并交替变化。
二、电磁波的特性1. 波长和频率：电磁波的波长指的是电场和磁场在空间中一次完整波动所经过的距离，通常用λ表示，单位为米。
频率指的是单位时间内波动的次数，通常用ν表示，单位为赫兹。
波长和频率之间存在倒数关系，即波长等于光速与频率的倒数。
λ=c/ν，其中c为真空中的光速。
2. 电磁波谱：电磁波按频率从低到高可以分为射电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同频段。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用，如射电波在无线通信中广泛应用，可见光在视觉感知中起关键作用。
3. 速度：真空中的电磁波速度为光速，约为3×10^8米/秒，用c表示。
由于电磁波可以在真空中传播，所以电磁波可以在宇宙中传播，不受介质限制。
在介质中传播时，电磁波的速度会减小，速度与介质的折射率相关。
4. 散射和折射：当电磁波遇到媒介边界时，会发生散射和折射现象。
散射指的是电磁波在媒介中遇到微小的不均匀性而改变传播方向，而折射则是电磁波由一种介质传播到另一种介质时，改变传播速度和传播方向。
5. 反射和折射定律：电磁波在媒介界面上的反射和折射遵循反射定律和折射定律。
反射定律指的是入射角等于反射角，即入射光线与法线的夹角等于反射光线与法线的夹角。
折射定律指的是入射光线与法线所在平面中的入射角、折射光线与法线所在平面中的折射角之比等于两种介质的折射率之比。
6. 衍射和干涉：电磁波在通过狭缝或遇到障碍物时，会发生衍射和干涉现象。
电磁波的极化特性
电磁波的极化特性电磁波是一种由电场和磁场相互作用而形成的波动现象。
电磁波可以在空气、水、固体等各种介质中传播，并且在传播过程中会出现不同的极化特性。
本文将就电磁波的极化特性展开讨论。
一、什么是电磁波的极化？电磁波的极化是指电场或磁场的振动方向在空间中的取向情况。
电磁波的极化可以用线偏振、圆偏振和非偏振三种方式来描述。
1.1 线偏振线偏振是指电场或磁场振动方向只在一个平面上的情况。
线偏振可以分为水平偏振和垂直偏振两种。
水平偏振是指电场或磁场在水平方向振动，垂直偏振是指电场或磁场在垂直方向振动。
1.2 圆偏振圆偏振是指电场或磁场振动方向随时间形成一圆周运动的情况。
圆偏振可以分为左旋偏振和右旋偏振两种。
左旋偏振是指电场或磁场按逆时针方向旋转，右旋偏振是指电场或磁场按顺时针方向旋转。
1.3 非偏振非偏振是指电场或磁场振动方向在空间中无规律、无特定取向的情况。
非偏振的电磁波可以看做是一个混合的电场和磁场振动，振动方向在各个方向上都有。
二、电磁波的极化机制电磁波的极化机制与电磁波的产生和传播方式有关。
主要有自然光的偏振和人工偏振两种机制。
2.1 自然光的偏振自然光是指来自天空、太阳等自然光源的光。
自然光在产生和传播过程中，其电场和磁场的振动方向是随机的，因此自然光是非偏振的。
2.2 人工偏振人工偏振是指通过特定装置来使电磁波呈现特定的极化状态。
常用的人工偏振装置有偏光片、偏振镜等。
这些装置可以选择性地吸收或透射某个方向的电场或磁场分量，从而改变光的极化状态，使其成为线偏振或圆偏振。
三、电磁波极化的应用电磁波的极化特性在各个领域都有广泛的应用。
3.1 通信领域在无线通信中，线偏振天线被广泛应用。
通过选择合适的线偏振方式，可以减少电磁波的传播损耗，提高通信质量和传输距离。
3.2 光学领域在光学仪器中，偏振片可以用于光强的调节和光的消除。
圆偏振光广泛应用于3D电影、光学传感器等领域。
特定方向的极化光还能够用于光的滤波、偏振成像等应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
em 的方向，即 E 的方向就是极化方向。 若电场强度只有 y 轴方向的分量， 通常称为沿 y 轴取向的直线极化波。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
8
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
2．圆极化波
当两个在空间互相垂直的电场强度分量的
幅值相等，即 E ym Ezm Em ，
而相位相差
圆极化波轨迹见上图。
旋转方向与波的传播方向符合左手螺旋关系
称为左旋极化波，
旋转方向与波的传播方向符合右手螺旋关系
称为右旋极化波。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
13
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
3．椭圆极化波
当两个在空间互相垂直的电场强度分量的
幅值不相等，而相位相差 2 时， 设 Ey 滞后于 Ez ，则两个方向的电场强度
主 讲 人 ： 王 泽 忠
合成波仍然为椭圆极化波。
不过这时椭圆的长短轴与坐标轴不平行。
椭圆的长轴与坐标轴的夹角决定于
E ym 、 Ezm 和 。
椭圆极化波是均匀平面波中的一般情况。
直线极化波和圆极化波都只是
椭圆极化波的特例。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
18
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
3
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
1．直线极化波
电磁波的极化是指合成的电场强度的方向 随时间变化的方式。 在空间两个互相垂直的电场强度的分量 合成的电场强度矢量与其分量的 数值和初相角有关。 通常用合成电场强度矢量端点的轨迹
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
4
工程电磁场
表示波的极化。
式中， em 是合成电场强度方向的单位矢量。
如图所示，设 为 em 与 e y 之间的夹角，则
tg 1
E zm E ym
由于 与时间无关，
随着时间的变化，
E 矢量的端点的轨迹
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
7
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
为一直线。这种合成波称为直线极化波。
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
工程电磁场
王泽忠
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
1
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
9 平面电磁波
18／4／25
华主 讲 人 ： 王 泽 忠
9.2 电磁波的极化
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
20
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
1．导体薄平板中的涡流
在变化的电磁场中 ，
电场强度的旋度不 为零。
导体中电流密度的 旋度也不为零。
感应电流在导体内 部形成闭合回路。
这种感应电流称为 涡流。
下面讨论导体薄平 板中的涡流。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
21
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
极化角为
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
10
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
tg 1
Em cos t Em sin t
tg 1
tg
2
t
2
t
由以上二式可知，
合成电场强度矢量的
数值保持恒定，
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
11
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
分别为
E y 0,t E ym cost
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
14
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
Ez 0,t Ezm sin t
这时，可以先消去 t ，得
E
2 y
E ym 2
E
2 z
E zm 2
1
当 E ym Ezm 时，
这是一个椭圆方程。
合成电场强度矢量
2
时，设
Ey
滞后于
Ez
，
则两个电场强度分量分别为
E y 0,t Em cost
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
9
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
Ez 0,t
Em
cos t
2
Em
sin t
合成电场强度的数值为
E Ey (0, t)2 Ez (0, t)2
Em2 cos2 t sin2 t Em
华北电力大学电气与电子工程学院
16
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
幅值不等，且相位相差
2
时，
则两个电场强度分别为
E y 0,t E ym cost
Ez 0,t Ezm sin t
这时，合成电场强度矢量端点的
轨迹仍然为一椭圆，
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
17
工程电磁场
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
15
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
端点的轨迹为一椭圆，如图所示。
这种合成波称为椭圆极化波。
椭圆在ｙ轴上的截距为 E ym ，
在 z 轴上的截距为 Ezm 。
椭圆极化波也有
左旋极化波、右旋极化波之分。
当两个在空间互相垂直的电场强度分量的
18／4／25
任一椭圆极化波都能分解为
两个在空间互相垂直的直线极化波。
波的极化的分析方法
对于研究复杂的辐射源
和存在介质分界面的情况有重要的意义。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
19
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
9.4 导体中的涡流集肤 效应和电磁屏蔽
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
但其极化角以 的角速度匀速改变。
E 矢量端点的轨迹为一个圆。
这种合成波称为圆极化波。当 t 0 时，
合成矢量的方向与领前场量的方向相同，
当t
T 4
时，
合成矢量的方向与滞后场量的方向相同。
显然，合成矢量沿着
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
12
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
从领前场量向滞后场量的方向旋转。
主 讲 人 ： 王 泽 忠
当两个在空间互相垂直的电场强度分量的
初相角相同时
E y x,t E ym cos t x
Ez x,t Ezm cos t x
为了方便，设 0，
并取 x 0 的平面来讨论。
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
5
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠
于是，以上二式简化为
E y 0,t E ym cost
Ez 0,t Ezm cost
合成电场强度为
E Eym cos tey Ezm cos tez
Eymey Ezmez cos t
Eym2 Ezm2 cos tem
18／4／25
华北电力大学电气与电子工程学院
6
工程电磁场
主 讲 人 ： 王 泽 忠