|
|
|
сделать стартовой | добавить в избранное |
 |
|
Компьютеры, Программирование Компьютеры и периферийные устройства
Поляризация электромагнитной волны |
Ручка "Помада". 
Фонарь желаний бумажный, оранжевый. 
Брелок LED "Лампочка" классическая. КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем Лаборатория «Электродинамика и распространение радиоволн»Лабораторная работа № ВИ-102 Поляризация электромагнитной волныКазань, 2006 г. Цель работы. Целью работы является изучение поляризации электромагнитной волны и исследование с помощью виртуальной лабораторной установки различных видов поляризации. Подготовка к работе. Перед выполнением работы необходимо изучить соответствующий лекционный материал, настоящее описание и, при необходимости, рекомендованную литературу [1, с.57-59; 2, с.60-62; 3, с.158-162; 4, с.139-143; 5, с.180-187]. Краткие теоретические сведения. В общем случае однородная плоская волна, которая распространяется в направлении оси z, имеет векторы и , лежащие в плоскости xOy фазового фронта. Эти векторы взаимно ортогональны, пропорциональны по величине и образуют с вектором Пойнтинга правую тройку векторов. Положение вектора в плоскости xOy может быть произвольным. Однако, вследствие того, что волна является гармонической с частотой и периодом колебаний , изменяющийся по величине и направлению вектор возвращается каждый период в исходное положение и рисует при этом своим концом на плоскости xOy замкнутую кривую, называемую годографом вектора . Вектор при этом однозначно определяется вектором и, при необходимости, всегда может быть найден. Поляризация волны определяет закон изменения направления и величины вектора этой волны в данной точке пространства за период колебания. По форме годографа вектора определяют три вида поляризации монохроматических волн: линейная, круговая и эллиптическая. Рассмотрим вектор , произвольно лежащий в плоскости xOy (рис.1): . (1) Рис.1. Вектор напряжённости электрического поляМгновенное значение модуля вектора (2) Угол вектора с осью x (3) Линейно поляризованной называют волну, у которой направление вектора остаётся неизменным с течением времени. Если начальные фазы суммируемых в выражении (1) ортогональных компонент поля совпадают или сдвинуты друг относительно друга на , то результирующая волна будет иметь линейную поляризацию. Действительно, подставив в (1) (где при и при ), имеем , (4) причем . (5) Из (5) следует, что , (6) и что направление колебаний вектора образует с осью x угол , который определяется соотношением ,(7) и, следовательно, не изменяется с течением времени (рис.2). Рис.2. Линейно поляризованная волнаПлоскость, проходящую через направление распространения электромагнитной волны и вектор , называют плоскостью поляризации. Плоскость поляризации линейно поляризованной волны не изменяет своего положения с течением времени. Поляризованной по кругу называют волну, у которой вектор равномерно вращается, описывая за время одного периода своим концом окружность. Однородная плоская волна с круговой поляризацией получается в результате суперпозиции двух линейно поляризованных волн, имеющих взаимно перпендикулярные векторы с равными амплитудами и сдвигом начальных фаз на . Пусть, например, составляющая отстает по фазе: .
(8) В этом случае согласно (1) имеем: , . (9) Определим мгновенное значение модуля вектора этой волны: . (10) Таким образом, вектор постоянен по величине. Угол между осью и направлением вектора определяется соотношением (11) или . (12) Из (12) следует, что в каждой фиксированной точке наблюдения угол линейно возрастает по закону с увеличением , изменяясь на за время одного периода . Таким образом, при суперпозиция (1) определяет в точке равномерное вращение вектора с угловой скоростью в направлении по часовой стрелке, если смотреть в направлении оси z, т.е. в сторону составляющей, отстающей по фазе; конец вектора описывает при этом вращении окружность (рис.3). Можно также говорить, что направление движения волны и вращение вектора образуют правовинтовую систему. Рис. 3. Волна правой круговой поляризации Из (12) также следует, что в каждый фиксированный момент времени угол линейно уменьшается по закону с увеличением координаты , изменяясь на на расстоянии, равном . Таким образом, в момент времени вектор равномерно поворачивается с увеличением координаты в направлении против часовой стрелки, если смотреть в направлении распространения волны, делая один оборот на расстоянии . Концы векторов , относящихся к различным точкам оси z, расположены при этом на левовинтовой круговой спирали (рис.3). Если положить в (1) и , то вместо (9) имеем: , . (13) и аналогичным путем вновь получаем однородную плоскую волну с круговой поляризацией. Однако, у этой волны в точке вектор равномерно вращается в направлении против часовой стрелки (рис.4), а направление движения волны и вращение вектора образуют левовинтовую систему. В момент времени концы векторов на оси z расположены на правовинтовой круговой спирали (рис.4). Рис.4. Волна левой круговой поляризацииУсловимся называть поляризацию правой (левой), если в фиксированной точке направление вращения вектора образует с направлением распространения волны правовинтовую (левовинтовую) систему. Плоскость поляризации волны, которая поляризована по кругу, в каждой точке пространства равномерно вращается с течением времени. Эллиптически поляризованной называют волну, у которой вектор вращается, описывая за время одного периода своим концом эллипс (рис.5). Однородная плоская волна с эллиптической поляризацией получается в результате суперпозиции двух линейно поляризованных волн со взаимно перпендикулярными векторами во всех случаях, когда не выполняются рассмотренные выше условия возникновения линейной и круговой поляризаций. Поле волны эллиптической поляризации также бывает правого или левого направления вращения. Для количественного описания такого поля вводят коэффициент эллиптичности , который равен отношению меньшей и большей полуосей эллипса . (14) Иногда определяют и угол между большей полуосью эллипса и осью x. Для измерения поляризации электромагнитной волны применяют метод линейно поляризованной антенны. В качестве такой антенны может применяться полуволновый вибратор, открытый конец прямоугольного металлического волновода или пирамидальный рупор. Пусть при работе на излучение линейно поляризованная антенна создаёт поле .
При работе на приём в поле произвольно поляризованного вектора на выходе антенны будет напряжение, пропорциональное скалярному произведению После пикового детектора с точностью до постоянного сомножителя получаем напряжение , (15) где - угол между векторами, - период колебания. Если поле линейно поляризовано, то будет максимально при и равно нулю при градусов. Если поле имеет круговую поляризацию, то будет неизменно при любом . При измерении в поле эллиптической поляризации получаем при изменении максимальное и минимальное значения напряжения, пропорциональные большей и меньшей полуосям эллипса поляризации соответственно. Заметим, что поворачивать линейно поляризованную антенну, меняя угол , надо так, чтобы её вектор лежал в плоскости фазового фронта исследуемого поля . При автоматизации измерений линейно поляризованную антенну быстро вращают вокруг оси, направленной на источник исследуемого поля, меняя угол . На экране индикатора с синхронной с этим вращением круговой развёрткой в полярной системе отображается величина . По полученной на экране картине судят о поляризации поля. Описание лабораторной установки. Виртуальная лабораторная установка для исследования поляризации поля состоит из трёх частей, отображаемых в трёх закладках на экране: «Генератор поля» (Рис.6), «Измерение вручную» (рис.7) и «Измерение автоматическое» (рис.8). В верхней части лицевой панели расположен заголовок «Поляризация электромагнитной волны» и кнопка останова S OP. Рис.6. Лицевая панель ВИ «Поляризация поля». Страница «Генератор поля»Работа с установкой начинается в закладке «Генератор поля». В её левой части имеется 4 движковых регулятора, которые задают амплитуды и начальные фазы двух ортогональных компонент поля. Справа на экране выводится эллипс поляризации волны, который в частных случаях превращается в отрезок прямой линии или круг. Рис.7. Лицевая панель ВИ «Поляризация поля». Страница «Измеритель ручной»Для измерения параметров эллипса служит инструмент «Измеритель параметров эллипса». Он представляет собой на экране вектор с изменяемыми модулем и угловым положением. Подводя конец вектора с помощью регуляторов модуля и угла к характерным точкам эллипса, определяем его параметры. Рис.8. Лицевая панель ВИ «Поляризация поля». Страница «Измеритель автомат». На закладке «Измерение вручную» реализован метод линейно поляризованной антенны. В левой части находится регулятор углового положения антенны относительно горизонта. При работе установки его можно поворачивать, ухватив курсором мыши за стрелку-указатель. Справа находятся стрелочный и цифровой индикаторы напряжения на выходе детектора. Регулятор усиления позволяет установить удобные для наблюдения пределы измеряемой величины. На закладке «Измерение автоматическое» отображается в полярных координатах величина . Непосредственно под экраном расположена группа кнопок, осуществляющих управление перемещением курсора по экрану. Там же под экраном в двух индикаторах отображаются текущие координаты курсора. Справа от экрана в двух цифровых индикаторах выводятся текущие полярные координаты курсора.
Оптическое излучение Опти'ческое излуче'ние , свет в широком смысле слова, электромагнитные волны , длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм . К О. и., помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения, относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение . Параллельный термину «О. и.» термин «свет» исторически имеет менее определенные спектральные границы — часто им обозначают не все О. и., а лишь его видимый поддиапазон. Для оптических методов исследования характерно формирование направленных потоков излучения с помощью оптических систем , включающих линзы , зеркала , призмы оптические , дифракционные решётки и т.д. Волновые свойства О. и. обусловливают явления дифракции света , интерференции света , поляризации света и др. В то же время ряд оптических явлений невозможно понять, не привлекая представления об О. и. как о потоке быстрых частиц — фотонов. Эта двойственность природы О. и. сближает его с иными объектами микромира и находит общее объяснение в квантовой механике (см. также Корпускулярно-волновой дуализм )
3. Электромагнитная теория света
4. Гендерная поляризация русскоязычного звучащего дискурса
5. Двойственная природа света, ее проявления. Шкала электромагнитных волн
10. Семь чудес света
11. Основные этапы развития и конструктивной эволюции техники в области самолетостроения
12. Гражданская оборона: устойчивость лаборатории к воздействию Электромагнитного Импульса(ЭМИ)
13. Экономическая сказка-реферат "НДС - вражья морда" или просто "Сказка про НДС"
16. Название всех стран, жители, столицы, языки (на английском языке)
Пенал "Jungle" с наполнением. 
Кружка "Peter Rabbit". 
Детский велосипед Jaguar трехколесный (цвет: синий). 17. История компьютера и компьютерной техники
18. Несколько рефератов по культурологии
19. Марсель Мосс. "Техники тела"
20. Без названия (Однажды, знойным летним днём ...)
21. Высший свет в изображении Л.Н. Толстого (по роману "Война и мир")
25. Семь чудес света
26. Семь чудес света
27. Отечественная техника в XVIII веке
29. Эксплуатация средств вычислительной техники
30. Перспективы развития компьютерной техники
31. Вычислительная техника в управлении на примере управления международных связей ВГУЭС
32. Вычислительные системы и микропроцессорная техника
Охлаждающие камни для виски. 
Деревянный пазл «Часы календарь». 
Измеритель любви. 33. История вычислительной техники
34. Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных систем
35. Перспективы развития компьютерной техники (новейшие разработки 2005г.)
36. Интернет магазин - Техника для жизни
37. Техника операций при ИБС и перикардитах
41. Трудовое воспитание школьников в свете современных воспитательных ценностей
42. Рецепты со всего света (пищевые продукты)
43. Технико-экономическое обоснование выбора проектного решения
44. Анализ методов сокращения пригара на стальном литье
45. Типология техники. Современные тенденции развития техники
46. Электроснабжение силового оборудования Дворца культуры и техники АО "АВТОВАЗ"
Доска магнитно-маркерная, 60x90 см, алюминиевая рамка, полочка. 
Шезлонг детский "Веселый динозаврик". 
Пазл "Животные Сибири и Дальнего Востока", 55 деталей. 50. Дневник прохождения производственной практики по специальности "Техник-механик"
51. Психология труда (Обзорный реферат по психологии труда)
57. Естественнонаучный базис концепции "Золотого миллиарда" в свете информационного обеспечения социума
58. Двойное лучепреломление электромагнитных волн
60. Шкала электромагнитных волн
61. Защита от электромагнитных излучений
62. Вязкость газов в вакуумной технике
63. Оле Кристенсен Ремер, подтверждение конечности скорости света
64. Электромагнитные колебания
Защита "Карапуз" для автомобильного кресла от детских ножек, с карманами. 
Набор мебели для каминной комнаты "Коллекция". 
Электронная метеостанция "Синоптик Colored". 65. "Русский Тарзан" (реферат о российском пловце Александре Попове)
66. Электромагнитное поле и его влияние на здоровье человека
67. Техника плавания различными способами
69. Техника бега
73. Тезис Аристотеля об абсолютности движения в свете современной космологии
74. Реферат по статье П. Вайнгартнера «Сходство и различие между научной и религиозной верой»
76. Свойства некоторых веществ в свете теории электролитической диссоциации
78. Актив баланса: содержание, оценка статей, техника составления
79. Технико-экономический анализ МУП (по балансу)
Цветные карандаши Color Peps, трехгранные, 12 цветов, в металлической коробке. 
Стул детский Ника складной, моющийся (цвет: синий, рисунок: птички). 
Именная кружка с надписью "Александр". 82. Технико-экономические расчеты плавильного отделения сталелитейного и чугунолитейного цеха
84. Список сокращений (аббревиатуры)
85. Реферат по информационным системам управления
89. Технико-экономический анализ производственно-хозяйственной деятельности предприятия /металлургия/
90. Технико-экономический анализ хозяйственной деятельности предприятия связи
91. Технико-экономический анализ. Анализ использования средств труда длительного пользования
92. Технико-экономический анализ. Экономический рост и фискальная политика государства
93. Технико-экономический анализ. Анализ наличия и состояния средств труда долговременного пользования
95. Расчет технико-экономических показателей работы производственного участка
96. Расчет технико-экономических показателей АЭС
Сумка-переноска "Фёрби" с наушниками. 
Ретро телефон к мобильному устройству. 
Дневник школьный "Пробка", цвет обложки бирюзовый. 97. Технико–экономический анализ ДРСУ-2 города Сочи
