قطبش بيضوي

[F.PHYSICIST]

قطبش بيضوي

ديد كلي

حالتهاي مختلف قطبش ، مشخصه هر موج عرضي است. به عنوان مثال اگر ريسمان كشيده شده‌اي را به بالا و پايين حركت دهيم يك موج قطبيده خطي توليد مي‌كنيم كه جابجايي آن روي صفحه قائم صورت مي‌گيرد. به همين ترتيب مي‌توان موج قطبيده خطي ايجاد كرد كه جابجايي آن بر صفحه افقي واقع باشد. همچنين مي‌توان انتهاي ريسمان را روي محيط يك دايره يا بيضي چرخاند تا موج قطبيده بيضيوار بدست آيد. در مورد چنين موجي ذرات ريسمان واقعا روي محيط يك دايره يا بيضي حركت مي‌كند. با انتشار دو موج قطبيده خطي در ريسمان هم مي‌‌توان موج قطبيده بيضوي توليد كرد.

برهمنهي دو موج قطبيده خطي

دو موج الكترومغناطيسي را در نظر مي‌گيريم كه ميدان الكتريكي وابسته به آنها با روابط زير نشان داده مي‌شود:


(E1 = xa1 Cos(kz - ωt + θ1

(E2 = xa2 Cos(kz - ωt + θ2

در روابط فوق a1 و a2 دامنه موجها ، x بردار يكاني واحد در جهت محور X و θ1 و θ2 ثابتهاي فاز به شمار مي‌روند. از آنجا كه دو ميدان فوق در راستاي محور X ارتعاش مي‌كنند، لذا موجهاي قطبيده خطي هستند كه در جهت محور z انتشار مي‌يابند. چون ميدان الكتريكي كميتي برداري است، بنابراين ميدان الكتريكي برآيند بصورت جمع برداري دو ميدان الكتريكي فوق خواهد بود. ميدان الكتريكي موج برآيند بصورت زير خواهد بود:

(E = E1 + E2 = xa Cos(Kz - ωt + θ

رابطه فوق نشان مي‌دهد كه موج برآيند هم يك موج قطبيده خطي است كه در همان راستاي انتشار دو موج اوليه انتشار مي‌يابد. همچنين ارتعاش ميدان الكتريكي موج برآيند نيز در همان راستاي ارتعاش امواج اوليه است.

شرايط ايجاد قطبش بيضوي

حال مانند مورد قبلي دو موج قطبيده خطي در نظر مي‌گيريم كه هر دو در يك جهت انتشار مي‌يابند. اما جهت اتعاش ميدانهاي آنها بر هم عمود است. با اين فرض شرايط قطبش بيضوي بودن موج برآيند عبارتست از:


تركيب اين دو موج كه داراي دامنه نامساوي هستند يك موج قطبيده بيضوي خواهد بود.

اگر دامنه امواج اوليه برابر باشد، در اين صورت موج برآيند يك موج قطبيده بيضوي خواهد بود به شرط اينكه ثابت فاز موج برآيند مضرب صحيحي از π و يا π/2 نباشد.

اگر ثابت فاز موج برآيند مضرب صحيحي از π باشد، در اينصورت موج برآيند قطبش خطي خواهد داشت كه معادل يك خط راست است.

اگر ثابت فاز موج برايند مضرب صحيحي از π/2 بوده و دامنه امواج اوليه يكسان باشد، در اينصورت موج برايند قطبيده دايروي خواهد بود.

بنابراين مي‌توان گفت كه تركيب دو ارتعاش خطي عمود بر هم ، وقتي كه اختلاف فازي بين آنها برقرار باشد، يك ارتعاش بيضوي خواهد بود. يعني برآيند دو موج در هر لحظه يك ارتعاش خطي با دامنه معين است كه اين ارتعاش خطي يك چرخه كامل پيرامون بيضي را طي خواهد كرد. با اينكه دامنه در هر لحظه ثابت است ولي اين مقدار ثابت ضمن چرخش تغيير مي‌كند. در صورتي كه فاز حركت تغيير نكند، حركت پيرامون بيضي ، به همان صورت تكرار مي‌شود.

روش توليد قطبش بيضيوار :

با استفاده از تيغه ربع موج : اين تيغه يك بلور دو شكستي با ضخامت ويژه است كه اگر نوربطور عمودي به آن بتابد، نور خروجي بيضيوار خواهد داشت . تيغه چنان برش يافته است كه مولفه هايي كه در ورود به بلور هم فاز بودند، با سرعت هاي متفاوت از آن مي گذرند و در وضعيتي از آن خارج مي شوند كه نسبت به هم اختلاف فاز 90درجه يا ربع موج دارند .

همچنين نور قطبيده دايروي ، درعبور از تيغه ربع موج ، به نور قطبيده خطي تبد يل مي شود .


با استفاده از تيغه نيم موج : اين تيغه با قرار دادن دو تيغه ربع موج كنار هم بد ست مي آيد. در اين مورد نور قطبيده خطي تحت هر زاويه نسبت به محور نوري، دو مولفه متعامد توليد مي كند كه طي عبور از بلور با اختلاف فاز 180درجه از آن خارج مي شوند. تيغه نيم موج همچنين جهت قطبش دايروي را از دست چپ به راست و برعكس تبد يل مي كند.



انواع قطبش بيضوي

قطبش بيضوي راستگرد

اگر جهت انتشار موج در جهت عمود بر صفحه و بطرف خارج باشد و جهت چرخش ميدان الكتريكي در جهت عقربه‌هاي ساعت باشد، در اين صورت قطبش را بيضوي راستگرد مي‌گويند.

قطبش بيضوي چپگرد

اگر جهت انتشار موج در جهت عمود بر صفحه و به طرف خارج باشد و جهت چرخش ميدان الكتريكي در خلاف عقربه‌هاي ساعت باشد، در اين صورت قطبش را چپگرد مي‌گويند.

منبع: رشد