مثال کاربردی ۲۳: قطبش موج الکترومغناطیسی (Polarization of EM Waves)
قطبش نشان می‌دهد جهت نوسان میدان الکتریکی در یک موج الکترومغناطیسی چگونه تغییر می‌کند.
در بسیاری از سامانه‌های اپتیکی و مخابراتی، کنترل قطبش نور اهمیت زیادی دارد.
مرحله ۱: میدان موج تخت
یک موج تخت که در راستای z منتشر می‌شود را در نظر بگیرید:
E = Ex cos(kz - wt) x̂ + Ey cos(kz - wt + phi) ŷ
در این رابطه:
- Ex و Ey دامنه میدان در دو جهت هستند.
- phi اختلاف فاز بین دو مؤلفه است.
مرحله ۲: قطبش خطی
اگر اختلاف فاز صفر یا pi باشد:
phi = 0 یا phi = pi
بردار میدان الکتریکی در یک خط مستقیم نوسان می‌کند.
به این حالت قطبش خطی گفته می‌شود.
مرحله ۳: قطبش دایروی
اگر دامنه‌ها برابر باشند و اختلاف فاز برابر 90 درجه باشد:
Ex = Ey
phi = pi/2
بردار میدان الکتریکی روی یک دایره حرکت می‌کند.
مرحله ۴: قطبش بیضوی
در حالت کلی که دامنه‌ها یا فاز متفاوت باشند،
مسیر بردار میدان یک بیضی خواهد بود.
به این حالت قطبش بیضوی گفته می‌شود.
مرحله ۵: فیلتر قطبش (Polarizer)
یک فیلتر قطبش فقط مؤلفه‌ای از میدان را عبور می‌دهد:
I = I0 cos2(theta)
این رابطه به قانون مالوس (Malus Law) معروف است.
مرحله ۶: کاربردهای عملی
- عینک‌های پلاریزه برای حذف بازتاب نور
- نمایشگرهای LCD
- رادارهای قطبیده
- آنتن‌های مخابراتی
جمع‌بندی
قطبش ویژگی مهم موج الکترومغناطیسی است که جهت نوسان میدان الکتریکی را مشخص می‌کند.
کنترل قطبش در بسیاری از فناوری‌های اپتیکی و مخابراتی کاربرد دارد.
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.