In der Elektrodynamik ist die kreisförmige Polarisation einer elektromagnetischen Welle eine Polarisation, in der das elektrische Feld der vorübergehenden Welle Kraft nicht ändert, aber nur Richtung auf eine Drehtyp-Weise ändert.

In der Elektrodynamik werden die Kraft und Richtung eines elektrischen Feldes dadurch definiert, was einen elektrischen Feldvektoren genannt wird. Im Fall von einer kreisförmig polarisierten Welle, wie gesehen, im Begleitzeichentrickfilm, beschreibt der Tipp des elektrischen Feldvektoren, an einem gegebenen Punkt im Raum, einen Kreis als Zeitfortschritte. Wenn die Welle eingefroren in Zeit ist, beschreibt der elektrische Feldvektor der Welle eine Spirale entlang der Richtung der Fortpflanzung.

Kreisförmige Polarisation ist ein Begrenzungsfall der allgemeineren Bedingung der elliptischen Polarisation. Der andere spezielle Fall ist die easier-understand geradlinige Polarisation.

Allgemeine Beschreibung

Rechts ist eine Illustration der elektrischen Feldvektoren einer kreisförmig polarisierten elektromagnetischen Welle. Die elektrischen Feldvektoren haben einen unveränderlichen Umfang, aber ihre Richtungsänderungen in einer Drehweise. Vorausgesetzt, dass das eine Flugzeug-Welle ist, vertritt jeder Vektor den Umfang und die Richtung des elektrischen Feldes für ein komplettes Flugzeug, das auf der Achse rechtwinklig ist. Spezifisch vorausgesetzt, dass das eine kreisförmig polarisierte Flugzeug-Welle ist, zeigen diese Vektoren an, dass das elektrische Feld, vom Flugzeug bis Flugzeug, eine unveränderliche Kraft hat, während seine Richtung fest rotiert. Wie man betrachtet wird, ist es recht, im Uhrzeigersinn kreisförmig, wenn angesehen, durch den Empfänger polarisiert. Da das eine elektromagnetische Welle ist, hat jeder elektrische Feldvektor ein Entsprechen, aber nicht illustrierten, magnetischen Feldvektoren, der im rechten Winkel zum elektrischen Feldvektoren und proportional im Umfang dazu ist. Infolgedessen würden die magnetischen Feldvektoren eine zweite Spirale, wenn gezeigt, verfolgen.

Auf kreisförmige Polarisation wird häufig im Feld der Optik und in dieser Abteilung gestoßen, die elektromagnetische Welle wird einfach Licht genannt werden.

Die Natur der kreisförmigen Polarisation und seiner Beziehung zu anderen Polarisationen wird häufig durch das Denken an das elektrische Feld verstanden, das als in zwei Bestandteile wird teilt, die rechtwinklig zu einander sind. Beziehen Sie sich auf die zweite Illustration rechts. Der vertikale Bestandteil und sein entsprechendes Flugzeug werden im Blau illustriert, während der horizontale Bestandteil und sein entsprechendes Flugzeug im Grün illustriert werden. Bemerken Sie, dass das nach rechts (hinsichtlich der Richtung des Reisens) horizontaler Bestandteil den vertikalen Bestandteil durch ein Viertel einer Wellenlänge führt. Es ist diese Quadratur-Phase-Beziehung, die die Spirale schafft und die Punkte des maximalen Umfangs des vertikalen Bestandteils veranlasst, den Punkten des Nullumfangs des horizontalen Bestandteils, und umgekehrt zu entsprechen. Das Ergebnis dieser Anordnung besteht darin, dass es ausgesuchte Vektoren entsprechend der Spirale gibt, die genau die Maxima der vertikalen und horizontalen Bestandteile vergleichen. (Um Sehdurcheinander zu minimieren, sind das die einzigen gezeigten Spirale-Vektoren.)

Um zu schätzen, wie diese Quadratur-Phase-Verschiebung einem elektrischen Feld entspricht, das rotiert, während es einen unveränderlichen Umfang aufrechterhält, stellen Sie sich einen Punkt vor, der im Uhrzeigersinn in einem Kreis reist. Denken Sie, wie sich die vertikalen und horizontalen Versetzungen des Punkts, hinsichtlich des Zentrums des Kreises, sinusförmig rechtzeitig ändern und durch ein Viertel eines Zyklus gegenphasig sind. Wie man sagt, sind die Versetzungen durch ein Viertel eines Zyklus gegenphasig, weil die horizontale maximale Versetzung (zum verlassenen) ein Viertel eines Zyklus erreicht wird, bevor die vertikale maximale Versetzung erreicht wird. Jetzt sich wieder auf die Illustration beziehend, stellen Sie sich das Zentrum des gerade beschriebenen Kreises vor, entlang der Achse von der Vorderseite bis den Rücken reisend. Der kreisende Punkt wird eine Spirale mit der Versetzung zu unserer verlassenen Betrachtung verfolgen, die vertikale Versetzung führend. Da die horizontalen und vertikalen Versetzungen des rotierenden Punkts durch ein Viertel eines Zyklus rechtzeitig gegenphasig sind, der Umfang der horizontalen und vertikalen Bestandteile des elektrischen Feldes sind durch ein Viertel einer Wellenlänge gegenphasig.

Das folgende Paar von Illustrationen ist das von linkshändigen, gegen den Uhrzeigersinn kreisförmig hat Licht, wenn angesehen, durch den Empfänger polarisiert. Weil es, das nach rechts linkshändig ist (hinsichtlich der Richtung des Reisens), isoliert horizontaler Bestandteil jetzt den vertikalen Bestandteil durch ein Viertel einer Wellenlänge, anstatt es zu führen.

Man sollte schätzen, dass unsere Wahl, sich auf die horizontalen und vertikalen Bestandteile zu konzentrieren, willkürlich war. In Anbetracht der Symmetrie des kreisförmig polarisierten Lichtes könnten wir tatsächlich irgendwelche anderen zwei orthogonalen Bestandteile ausgewählt haben und dieselbe Phase-Beziehung zwischen ihnen gefunden haben.

Um eine gegebene Händigkeit des polarisierten Lichtes zur anderen Händigkeit umzuwandeln, kann man einen Halbwelle-Teller verwenden. Ein Halbwelle-Teller wechselt einen gegebenen Bestandteil des Lichtes eine Hälfte einer Wellenlänge hinsichtlich des Bestandteils aus, zu dem es orthogonal ist.

Die Händigkeit des polarisierten Lichtes wird auch umgekehrt, wenn es von von einem Spiegel widerspiegelt wird. Am Anfang, infolge der Wechselwirkung des elektromagnetischen Feldes mit der Leiten-Oberfläche des Spiegels, werden beide orthogonalen Bestandteile durch eine Hälfte einer Wellenlänge effektiv ausgewechselt. Jedoch infolge der Änderung in der Richtung wird ein Spiegelimage der Welle geschaffen, und die Phase-Beziehung der zwei Bestandteile wird umgekehrt.

Für eine bessere Anerkennung der Natur des kreisförmig polarisierten Lichtes kann man es nützlich finden zu lesen, wie kreisförmig polarisiertes Licht zu und vom geradlinig polarisierten Licht im Rundschreiben polarizer Artikel umgewandelt wird.

Linke/richtige Händigkeitsvereinbarung

Kreisförmige Polarisation kann rechtshändig oder linkshändig, und im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn abhängig von der Richtung genannt werden, in der der elektrische Feldvektor rotiert. Leider besteht zwei gegenüberliegende historische Vereinbarung.

Aus dem Gesichtswinkel von der Quelle

Mit dieser Tagung wird Polarisation aus dem Gesichtswinkel von der Quelle definiert. Wenn das Verwenden dieser Tagung, verlassen oder richtige Händigkeit durch das Hinweisen jemandes linken oder rechten Daumens weg von der Quelle in derselben Richtung bestimmt wird, die die Welle fortpflanzt, und das Winden von jemandes Fingern zur Richtung der zeitlichen Folge des Feldes an einem gegebenen Punkt im Raum vergleicht. Wenn man bestimmt, ob die Welle im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn oder kreisförmig polarisiert wird, nimmt man wieder den Gesichtspunkt der Quelle, und während man weg von der Quelle und in derselben Richtung der Fortpflanzung der Welle schaut, man beobachtet die Richtung der zeitlichen Folge des Feldes.

Als ein spezifisches Beispiel, beziehen Sie sich auf die kreisförmig polarisierte Welle im ersten Zeichentrickfilm. Das Verwenden dieser Tagung, dass Welle als rechtshändig weil definiert wird, wenn man jemandes rechten Daumen in derselben Richtung der Fortpflanzung der Welle, die Finger dieser Handlocke in derselben Richtung der zeitlichen Folge des Feldes anspitzt. Es wird im Uhrzeigersinn kreisförmig polarisiert betrachtet, weil aus dem Gesichtswinkel von der Quelle, in derselben Richtung der Fortpflanzung der Welle schauend, das Feld in im Uhrzeigersinn Richtung rotiert. Der zweite Zeichentrickfilm ist der von linkshändigen oder gegen den Uhrzeigersinn dem leichten Verwenden dieser derselben Tagung.

Diese Tagung ist in Übereinstimmung mit dem Institut für Elektrische und Elektronikingenieure (IEEE) Standard, und infolgedessen wird es allgemein in der Technikgemeinschaft verwendet.

Quant-Physiker verwenden auch diese Tagung der Händigkeit, weil es mit ihrer Tagung der Händigkeit für eine Drehung einer Partikel im Einklang stehend ist. In der Quant-Mechanik wird die Richtung der Drehung eines Fotons an die Händigkeit des kreisförmig polarisierten Lichtes gebunden, und die Drehung eines Balkens von Fotonen ist der Drehung eines Balkens von Partikeln wie Elektronen ähnlich.

Viele Radioastronomen verwenden auch diese Tagung.

Aus dem Gesichtswinkel vom Empfänger

In dieser alternativen Tagung wird Polarisation aus dem Gesichtswinkel vom Empfänger definiert. Das Verwenden dieser Tagung, verlassen oder richtige Händigkeit wird durch das Hinweisen jemandes linken oder rechten Daumens zur Quelle, gegen die Richtung der Fortpflanzung, und dann das Zusammenbringen des Windens von jemandes Fingern zur zeitlichen Folge des Feldes bestimmt.

Wenn

sie diese Tagung im Gegensatz zur anderen Tagung verwendet, vergleicht die definierte Händigkeit der Welle die Händigkeit der Schraube-Typ-Natur des Feldes im Raum. Spezifisch, wenn man eine rechtshändige Welle rechtzeitig einfriert, wenn man die Finger von jemandes rechter Hand um die Spirale lockt, wird der Daumen in der Richtung der die Spirale-Fortschritte gegeben dieser Sinn der Folge hinweisen. Bemerken Sie, dass es die Natur aller Schrauben und helices ist, dass es nicht von Bedeutung ist, in der Richtung Sie Ihren Daumen anspitzen, wenn Sie seine Händigkeit bestimmen.

Wenn

man bestimmt, ob die Welle im Uhrzeigersinn gegen den Uhrzeigersinn oder kreisförmig polarisiert wird, nimmt man wieder den Gesichtspunkt des Empfängers und, während man zur Quelle gegen die Richtung der Fortpflanzung schaut, man beobachtet die Richtung der zeitlichen Folge des Feldes.

Viele Optik-Lehrbücher verwenden diese zweite Tagung.

Gebrauch der zwei Vereinbarung

Wie festgesetzt, früher gibt es bedeutende Verwirrung hinsichtlich dieser zwei Vereinbarung. Als eine allgemeine Regel verwenden die Technik und Quant-Physik-Gemeinschaft die erste Tagung, wo die Welle aus dem Gesichtswinkel von der Quelle beobachtet wird. In vielen Physik-Lehrbüchern, die sich mit Optik befassen, wird die zweite Tagung verwendet, wo das Licht aus dem Gesichtswinkel vom Empfänger beobachtet wird.

Um Verwirrung zu vermeiden, ist es gute Praxis, um "wie definiert, aus dem Gesichtswinkel von der Quelle" oder, "wie definiert, aus dem Gesichtswinkel vom Empfänger" anzugeben, wenn es Polarisationssachen bespricht.

Das Archiv des US-Bundesstandards 1037C schlägt zwei widersprechende Vereinbarung der Händigkeit vor.

FM-Radio

Der Begriff "kreisförmige Polarisation" wird häufig falsch gebraucht, um gemischte Widersprüchlichkeitssignale verwendet größtenteils im FM-Radio zu beschreiben (87.5 zu 108.0 MHz), wo ein vertikaler und ein horizontaler Bestandteil gleichzeitig durch eine Single oder eine vereinigte Reihe fortgepflanzt werden. Das hat die Wirkung, größeres Durchdringen in Gebäude und schwierige Empfang-Gebiete zu erzeugen, als ein Signal mit gerade einem Flugzeug der Polarisation. Das würde ein Beispiel sein, wo die Polarisation zufällige Polarisation passender genannt (oder einfach unpolarisiert würde). Sieh Schürt Rahmen.

Circulardichroismus

Circulardichroismus (CD) ist die Differenzialabsorption des nach links und rechtshändigen kreisförmig polarisierten Lichtes. Circulardichroismus ist die Basis einer Form der Spektroskopie, die verwendet werden kann, um den optischen isomerism und die sekundäre Struktur von Molekülen zu bestimmen.

Im Allgemeinen wird dieses Phänomen in Absorptionsbändern jedes optisch aktiven Moleküls ausgestellt. Demzufolge wird Circulardichroismus durch die meisten biologischen Moleküle, wegen des dextrorotary (z.B etwas Zucker) und levorotary (z.B einige Aminosäuren) Moleküle ausgestellt, die sie enthalten. Beachtenswert ist ebenso, dass eine sekundäre Struktur auch eine verschiedene CD seinen jeweiligen Molekülen geben wird. Deshalb haben die Alpha-Spirale, Beta-Platte und zufälligen Rolle-Gebiete von Proteinen und die doppelte Spirale von Nukleinsäuren CD geisterhafter Unterschrift-Vertreter ihrer Strukturen.

Kreisförmig polarisierte Lumineszenz

Kreisförmig polarisierte Lumineszenz (CPL) kann vorkommen, wenn entweder ein luminophore oder ein Ensemble von luminophores chiral sind. Das Ausmaß, in dem Emissionen polarisiert werden, wird ebenso gemessen es ist für den Circulardichroismus, in Bezug auf den dissymmetry factorhttp://www.answers.com/topic/dissymmetry-factor, auch manchmal gekennzeichnet als der anisotropy Faktor. Dieser Wert wird durch gegeben

:

wo dem Quant-Ertrag des linkshändigen kreisförmig polarisierten Lichtes, und zu diesem des rechtshändigen Lichtes entspricht. Der maximale absolute Wert von g, entsprechend der rein nach links oder rechtshändigen kreisförmigen Polarisation, ist deshalb 2. Inzwischen ist der kleinste absolute Wert, den g entsprechend dem geradlinig polarisierten oder unpolarisierten Licht erreichen kann, Null.

Mathematische Beschreibung

Die klassische sinusförmige Flugzeug-Welle-Lösung der elektromagnetischen Wellengleichung für die elektrischen und magnetischen Felder ist

::

wo k der wavenumber, ist

:

ist die winkelige Frequenz der Welle, ist eine orthogonale Matrix, deren Säulen das x-y Querflugzeug abmessen und die Geschwindigkeit des Lichtes ist.

Hier

:

ist der Umfang des Feldes und

:

ist der Vektor von Jones im x-y Flugzeug.

Wenn durch radians in Bezug darauf rotieren gelassen wird und der x Umfang dem y Umfang gleichkommt, wird die Welle kreisförmig polarisiert. Der Vektor von Jones ist

:

wo das Pluszeichen anzeigt, dass verlassene kreisförmige Polarisation und minus das Zeichen richtige kreisförmige Polarisation anzeigt. Im Fall von der kreisförmigen Polarisation rotiert der elektrische Feldvektor des unveränderlichen Umfangs im x-y Flugzeug.

Wenn Basisvektoren solch dass definiert werden

:

und

:

dann kann der Polarisationsstaat in der R-L "Basis" als geschrieben werden

:wo::und:

Antennen

Mehrere verschiedene Typen von Antenne-Elementen können verwertet werden, um kreisförmig polarisiert (oder fast so) Radiation zu erzeugen; folgender Balanis, man kann Dipolelemente verwenden:

oder spiralenförmige Elemente:

oder Fleck-Elemente:

In der Natur

Wie man

bekannt, erzeugen nur einige Mechanismen in der Natur kreisförmig polarisiertes Licht systematisch. 1911 hat Albert Abraham Michelson entdeckt, dass vom goldenen Mistkäfer Chrysina resplendens widerspiegeltes Licht bevorzugt linkshändig ist. Seitdem ist kreisförmige Polarisation in mehreren anderen Mistkäfern wie Chrysina gloriosa, sowie einigen Krebstieren wie die Gottesanbeterin-Garnele gemessen worden. In diesen Fällen ist der zu Grunde liegende Mechanismus das molekulare Niveau helicity der chitinous Nagelhaut.

Der bioluminescence der Larven von Leuchtkäfern wird auch, wie berichtet, 1980 für die Arten Photuris lucicrescens und Photuris versicolor kreisförmig polarisiert. Für Leuchtkäfer ist es schwieriger, eine mikroskopische Erklärung für die Polarisation zu finden, weil, wie man fand, der verlassene und die richtigen Laternen der Larven polarisiertes Licht von entgegengesetzten Sinnen ausgestrahlt haben. Die Autoren schlagen vor, dass das Licht mit einer geradlinigen Polarisation wegen inhomogeneties beginnt, innen hat photocytes ausgerichtet, und es nimmt kreisförmige Polarisation auf, während es geradlinig birefringent Gewebe durchführt.

Wasserluft-Schnittstellen stellen eine andere Quelle der kreisförmigen Polarisation zur Verfügung. Sonnenlicht, das gestreuten Rücken zur Oberfläche veranstaltet, wird geradlinig polarisiert. Wenn dieses Licht dann völlig innerlich widerspiegelt wird, treten zurück, sein vertikaler Bestandteil erlebt eine Phase-Verschiebung. Einem Unterwasserbeobachter das Aufblicken wird der Schein außerhalb des Fensters von Snell deshalb (teilweise) kreisförmig polarisiert.

Schwächere Quellen der kreisförmigen Polarisation in der Natur schließen das vielfache Zerstreuen durch geradlinigen polarizers, als in der kreisförmigen Polarisation des Sternenlichtes und auswählenden Absorption durch kreisförmig dichroic Medien ein.

Sternenlicht

Wie man

beobachtet hat, ist die kreisförmige Polarisation des Sternenlichtes eine Funktion der geradlinigen Polarisation des Sternenlichtes gewesen.

Sternenlicht wird teilweise geradlinig polarisiert durch das Zerstreuen von verlängerten interstellaren Staub-Körnern, deren lange Äxte dazu neigen, Senkrechte zum galaktischen magnetischen Feld orientiert zu werden. Gemäß dem Mechanismus von Davis-Greenstein spinnen die Körner schnell mit ihrer Drehachse entlang dem magnetischen Feld. Licht, das entlang der Richtung der magnetischen Feldsenkrechte zur Gesichtslinie polarisiert ist, wird übersandt, während Licht, das im durch das rotierende Korn definierten Flugzeug polarisiert ist, blockiert wird. So kann die Polarisationsrichtung verwendet werden, um das galaktische magnetische Feld auszuarbeiten. Der Polarisationsgrad ist auf der Ordnung von 1.5 % für Sterne in 1000 parsecs Entfernung.

Normalerweise wird ein viel kleinerer Bruchteil der kreisförmigen Polarisation im Sternenlicht gefunden. Serkowski, Mathewson und Ford haben die Polarisation von 180 Sternen in UBVR Filtern gemessen. Sie haben eine maximale kreisförmige Bruchpolarisation im R Filter gefunden.

Die Erklärung besteht darin, dass das interstellare Medium optisch dünn ist. Sternenlicht, das durch eine kiloparsec Säule reist, erlebt über einen Umfang des Erlöschens, so dass die optische Tiefe ~ 1. Eine optische Tiefe 1 entspricht einem freien Mittelpfad, der die Entfernung durchschnittlich ist, dass ein Foton vor dem Zerstreuen von einem Staub-Korn reist. Also durchschnittlich wird ein Sternenlicht-Foton von einem einzelnen interstellaren Korn gestreut; das vielfache Zerstreuen (der kreisförmige Polarisation erzeugt) ist viel weniger wahrscheinlich. Beobachtungs-, der geradlinige Polarisationsbruchteil p ~ 0.015 von einem einzelnen Zerstreuen; die kreisförmige Polarisation vom vielfachen Zerstreuen geht als, so erwarten wir einen kreisförmig polarisierten Bruchteil dessen.

Das Licht von Sternen des frühen Typs hat sehr wenig innere Polarisation. Kemp. hat die optische Polarisation der Sonne an der Empfindlichkeit dessen gemessen; sie haben obere Grenzen für beide (Bruchteil der geradlinigen Polarisation) und (Bruchteil der kreisförmigen Polarisation) gefunden.

Das interstellare Medium kann Licht des kreisförmig polarisiert (CP) vom unpolarisierten Licht durch das folgende Zerstreuen von verlängerten interstellaren in verschiedenen Richtungen ausgerichteten Körnern erzeugen. Eine Möglichkeit ist gedrehte Korn-Anordnung entlang der Gesichtslinie wegen der Schwankung im galaktischen magnetischen Feld; ein anderer ist die Gesichtslinie führt vielfache Wolken durch. Für diese Mechanismen ist der maximale erwartete BEDIENUNGSFELD-Bruchteil, wo der Bruchteil des Lichtes des geradlinig polarisiert (LP) ist. Kemp & Wolstencroft hat BEDIENUNGSFELD in sechs Sternen des frühen Typs gefunden (keine innere Polarisation), den sie im Stande gewesen sind, dem ersten Mechanismus zuzuschreiben, der oben erwähnt ist. In allen Fällen, im blauen Licht.

Martin hat gezeigt, dass das interstellare Medium LP-Licht zum BEDIENUNGSFELD durch das Zerstreuen von teilweise ausgerichteten interstellaren Körnern umwandeln kann, die einen komplizierten Index der Brechung haben. Diese Wirkung wurde für das Licht vom Krabbe-Nebelfleck von Martin, Illing und Angel beobachtet.

Eine optisch dicke circumstellar Umgebung kann viel größeres BEDIENUNGSFELD potenziell erzeugen als das interstellare Medium. Martin hat vorgeschlagen, dass LP-Licht BEDIENUNGSFELD in der Nähe von einem Stern durch das vielfache Zerstreuen in einer optisch dicken asymmetrischen Circumstellar-Staub-Wolke werden kann. Dieser Mechanismus wurde von Bastien, Robert und Nadeau angerufen, um das BEDIENUNGSFELD zu erklären, das in 6 T-Tauri Sternen an einer Wellenlänge von 768 nm gemessen ist. Sie haben ein maximales BEDIENUNGSFELD dessen gefunden. Serkowski hat BEDIENUNGSFELD für den roten Superriesen NML Cygni und in der Variable des langen Zeitraumes M Stern VY Canis Majoris im H Band gemessen, das BEDIENUNGSFELD dem vielfachen Zerstreuen in circumstellar Umschlägen zuschreibend. Chrysostomou. hat BEDIENUNGSFELD mit q von bis zu 0.17 im Orion OMC-1 sternbildendes Gebiet gefunden, und hat es durch das Nachdenken des Sternenlichtes von ausgerichteten an den Polen abgeplatteten Körnern im staubigen Nebelfleck erklärt.

Die kreisförmige Polarisation der leichten Tierkreis- und Milchstraße verbreitet sich galaktisches Licht wurde an der Wellenlänge von 550 nm von Wolstencroft und Kemp gemessen. Sie haben Werte dessen gefunden, der höher ist als für gewöhnliche Sterne vermutlich wegen des vielfachen Zerstreuens von Staub-Körnern.

Siehe auch

• Rundschreiben polarizer
• 3. Filme
• Händigkeit
• Foton-Polarisation
• Sinusförmige Lösungen der Flugzeug-Welle der elektromagnetischen Wellengleichung
• Welle-Teller

Links

http://www.polarization.com/beetle/beetle.html

• Artikel über die Gottesanbeterin-Garnele und kreisförmige Polarisation
• Zeichentrickfilm der kreisförmigen Polarisation (auf YouTube)
• Vergleich der kreisförmigen Polarisation mit geradlinigen und elliptischen Polarisationen (Zeichentrickfilm von YouTube)

Weiterführende Literatur