قطبش (موج‌ها): تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
تصحیح فنی و نوشتاری بخشی از متن.
تصحیح فنی و نوشتاری متن (ویکی‌سازی).
خط ۱:
{{ویکی‌سازی}}
'''قُطبِش''' یا '''پُلاریزاسیون''' {{انگلیسی|Polarization}} یکی، از ویژگی‌های اساسی [[موج عرضی|امواج عرضی]] است که راستای نوسان را در صفحهٔ عمود بر جهت [[انتشار موج]] نشان می‌دهد. در [[الکترومغناطیس]]، قطبشِ یک [[موج الکترومغناطیسی]] (مانند [[نور]]) نشان‌دهندهٔ راستای بردارِ [[میدان الکتریکی]] آن نسبت به راستای انتشار است.
 
امواج، قطبش‌های متفاوتی دارند؛ قطبش بیضوی، دایرویدایره‌ای (که حالت خاصی از قطبش بیضوی است)، و خطی.
 
== انواع قطبش ==
خط ۲۸:
در مواد جامد، امواج صوتی می‌توانند به صورت عرضی باشند. در این حالت قطبش با مسیر [[تنش برشی]] در سطح عمود بر جهت انتشار در ارتباط است. این موضوع در [[زلزله‌شناسی]] اهمیت دارد. قطبش در علوم و تکنولوژی در رابطه با انتشار موج اهمیت دارد؛ مثل علوم نوری، مخابرات و رادار. قطبش نور را می‌توان اندازه گرفت.
 
=== قطبش موج تخت ===
ساده‌ترین مثال برای قطبش، [[موج تخت|امواج تخت]] (مانند امواج نوری) هستند. در امواج‌ نوری، [[میدان الکتریکی]] و مغناطیسی عمود بر جهت انتشار و نیز عمود بر یکدیگر نوسان می‌کنند. در قطبش، بردار میدان الکتریکی یا مغناطیسی در نظر گرفته‌می‌شود. برای مثال، میدان الکتریکی یک [[تابش الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی]] هارمونیک (سینوسی) که در راستای محور <math>z</math> منتشر می‌شود، دو مؤلفه هم‌فرکانس دارد که دامنه و فاز این مؤلفه‌ها لزوماً یکسان نیستند. از نظر ریاضی، میدان الکتریکی این موج به صورت زیر نوشته می‌شود:
<math> \vec{E}(x,y,z,t) = \mathrm{Re} \left[\left(A_{x}, A_{y}e^{i\phi} , 0 \right) e^{i(kz - \omega t)} \right] </math> که:<math> \vec{E}(x,y,z,t) = \Big(A_{x} \cos(kz - \omega t), A_{y} \cos(kz - \omega t + \phi), 0\Big) </math>
 
<math> \vec{E}(x,y,z,t) = \mathrm{Re} \left[\left(A_{x}, A_{y}e^{i\phi} , 0 \right) e^{i(kz - \omega t)} \right] </math> که:<math> \vec{E}(x,y,z,t) = \Big(A_{x} \cos(kz - \omega t), A_{y} \cos(kz - \omega t + \phi), 0\Big) </math>
=== حالت قطبش ===
 
طرح ترسیم شده در یک طرح ثابت با بردار الکتریکی مثل یک موج صفحه‌ای که از آن می‌گذرد، حالت قطبش را نشان می‌دهد. شکل‌های بالا بعضی از نمونه‌های [[تغییر شکل]] بردار میدان الکتریکی را با زمان (محورهای عمودی) در یک نقطهٔ مشخص در فضا در راستای مؤلفه‌های ''x'' و''y'' را نشان می‌دهد و مسیر با نوک بردار در صفحه مشخص می‌شود. تغییر مشابه زمانی رخ می‌دهد که به میدان الکتریکی در یک زمان مشخص نگاه کنیم در حالی که تغییر نقطه در فضا در راستای خلاف جهت انتشار باشد: خطی، دایره‌ای، بیضی. در سمت چپ‌ترین شکل بالا دو مؤلفه قائم در فاز وجود دارند. در این حالت نسبت مقاومت دو مؤلفه ثابت است، بنابراین جهت بردار الکتریکی هم ثابت است چون نوک بردار یک خط در صفحه رسم می‌کند این حالت خاص را قطبش خطی می‌نامند. مسیر (جهت) این خط به نوسان نسبی در دو مؤلفه بستگی دارد. در شکل وسط دو مؤلفه عمود برهم دقیقاً نوسان یکسانی دارند، دقیقاً ۹۰ درجه خارج از فاز هستند. در این حالت یک مؤلفه صفر است. وقتی مؤلفه دیگر در دامنه مینیمم یا ماکسیمم باشد دو رابطه فازی احتمالی وجود دارند که این نیازمندی را جبران می‌کنند. مؤلفه''x'' نود درجه از مؤلفه ''y'' جلو است یا آن می‌توان ۹۰ درجه از مؤلفه ''y'' عقب باشد در این حالت مخصوص [[مدار الکتریکی]] یک دایره در سطح رسم می‌کند. این حالت به خصوص را قطبش دایره‌ای (چرخشی) می‌نامیم. جهت چرخش‌های میدان به این بستگی دارد که کدام دو رابطه فازی موجود باشد. این حالت را قطبش دایره‌ای دست راست و قطبش دایره‌ای دست چپ نامیده می‌شوند و بستگی به این دارند که کدام جهت بردار الکتریکی می‌چرخد. حالت دیگر وقتی است که دو مؤلفه در فاز نباشند و با دامنه یکسانی نداشته باشند یا ۹۰ درجه بیرون از فاز نباشند. اگرچه فاز آن‌ها عوض می‌شود و نسبت دامنه آن‌ها ثابت می‌ماند. این نوع قطبش، قطبش بیضی شکل نامیده می‌شود چون بردار الکتریکی یک بیضی در سطح رسم می‌کند. این در شکل بالا در سمت راس نشان داده شده‌است. تجزیه دکارت در میدان الکتریکی در مراحل X.Y به صورت اختیاری است. امواج صفحه‌ای در هر پلاریزاسیون با جایگزین کردن ترکیب دو موج پلاریزه شده بیضی شکل برای نمونه امواج در خلاف پلاریزاسیون دایره‌ای مشخص می‌شوند. تجزیه پلاریزاسیون دکارت وقتی طبیعی است که با انعکاس از سطوح، انکسار مضاعف مواد، یا انعکاس سینکروترون سر و کار داشته باشد. حالت‌های پلاریزه شده دایره‌ای سودمندترین پایه و اساس برای تحقیق دربارهٔ انتشار نور در ایزومر فضایی هستند. اگرچه این بخش پلاریزاسیون را برای امواج صفحه‌ای ایده‌آل مورد بررسی قرار می‌دهد ولی تمام مواد بالا را می‌توان برای تشخیص خیلی دقیق و صحیح اکثر آزمایش‌های اپتیکال (نوری) عملی که از روش هایMET استفاده می‌کنند بکار برد؛ که شامل اپتیک گاس هم می‌شود.
که بر اساس آن، میدان الکتریکی <math>\vec{E}</math>، دو مؤلفۀ <math>E_x</math> و <math>E_y</math> دارد که دامنه‌شان به ترتیب <math>A_x</math> و <math>A_y</math> هستند. این دو مؤلفه، اختلاف فاز <math>\phi</math> نیز دارند. <math>k=2\pi/\lambda</math>، [[عدد موج]] است، و <math>\omega = 2\pi f</math>.
 
به‌این‌ترتیب، مؤلفه‌های میدان الکتریکی <math>\vec{E}</math> عبارتند از <math> E_x = A_x\cos(kz - \omega t) </math> و <math> E_y = A_y\cos(kz - \omega t+\phi) </math>.
 
قطبش این موج الکترومغناطیسی عبارت‌ست از:
 
* اگر <math>\phi=0</math>، قطبش، خطی است.
* اگر <math>\phi \neq 0</math> و <math>A_x = A_y</math>، قطبش، دایره‌ای است.
* اگر <math>\phi\neq 0</math> و <math>A_x \neq A_y</math>، قطبش، بیضوی است.
 
<br />
 
[[پرونده:Rising circular.gif|بندانگشتی|راست|300px|Animation of a circularly polarized wave as a sum of two components]]