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La forma trazada sobre un plano fijo por un vector de campo eléctrico de una onda plana que pasa sobre él es una curva de Lissajous y puede utilizarse para describir el tipo de polarización de la onda. Las siguientes figuras muestran algunos ejemplos de la variación del vector de campo eléctrico (azul) con el tiempo (el eje vertical), con sus componentes X y Y (roja/izquierda y verde/derecha), y la trayectoria trazada por la punta del vector en el plano (púrpura). Cada uno de los tres ejemplos corresponde a un tipo de polarización.
Polarisation rectiligne.gif Polarisation circulaire.gif Polarisation elliptique.gif
Diagrama de polarización lineal
Diagrama de polarización circular
Diagrama de polarización elíptica
Lineal Circular Elíptica
En la figura de la izquierda, la polarización es lineal y la oscilación del plano perpendicular a la dirección de propagación se produce a lo largo de una línea recta. Se puede representar cada oscilación descomponiéndola en dos ejes X y Y. La polarización lineal se produce cuando ambas componentes están en fase (con un ángulo de desfase nulo, cuando ambas componentes alcanzan sus máximos y mínimos simultáneamente) o en contrafase (con un ángulo de desfase de 180º, cuando cada una de las componentes alcanza sus máximos a la vez que la otra alcanza sus mínimos). La relación entre las amplitudes de ambas componentes determina la dirección de la oscilación, que es la dirección de la polarización lineal.
En la figura central, las dos componentes ortogonales tienen exactamente la misma amplitud y están desfasadas exactamente 90º. En este caso, una componente se anula cuando la otra componente alcanza su amplitud máxima o mínima. Existen dos relaciones posibles que satisfacen esta exigencia, de forma que la componente x puede estar 90º adelantada o retrasada respecto a la componente Y. El sentido (horario o antihorario) en el que gira el campo eléctrico depende de cuál de estas dos relaciones se dé. En este caso especial, la trayectoria trazada en el plano por la punta del vector de campo eléctrico tiene la forma de una circunferencia, por lo que en este caso se habla de polarización circular.
En la figura de la derecha, se representa la polarización elíptica. Este tipo de polarización corresponde a cualquier otro caso diferente a los anteriores, es decir, las dos componentes tienen distintas amplitudes y el ángulo de desfase entre ellas es diferente a 0º y a 180º (no están en fase ni en contrafase).
Cómo determinar la polarización de una onda plana
Para averiguar el tipo de polarización de la onda, es necesario analizar el campo (eléctrico o magnético). El análisis se realizará para el campo eléctrico, pero es similar al del campo magnético.
Si el campo eléctrico es de la forma:
La amplitud de la onda, va siempre en la dirección de polarización de la onda. Es por ello por lo que se hace necesario analizar para ver qué tipo de polarización se tiene.
donde el símbolo || se usa para las componentes paralelas, mientras que {\displaystyle \perp }\perp es para las componentes perpendiculares. Los vectores u, son vectores unitarios en la dirección que indican sus subíndices (paralela o perpendicular al plano de incidencia).
Representación de los casos de polarización elíptica: Polarización elíptica levógira (gira hacia la izquierda) y Polarización elíptica dextrógira (gira hacia la derecha).
Se realiza la diferencia y según el resultado se tendrá:
Polarización lineal si la diferencia es 0 o un múltiplo entero (positivo o negativo)
Polarización circular si la diferencia es un múltiplo entero impar (positivo o negativo) de
En el resto de casos se producirá polarización elíptica.
Es posible conocer, en el caso de polarización elíptica, el sentido de giro de la polarización de la onda. A partir de la diferencia anterior se puede obtener fácilmente:
Si {\displaystyle \theta _{||}-\theta _{\perp }<0}\theta_{||}-\theta_{\perp}<0 se trata de polarización elíptica levógira ó helicidad negativa.
Si {\displaystyle \theta _{||}-\theta _{\perp }>0}\theta_{||}-\theta_{\perp}>0 se trata de polarización elíptica dextrógira ó helicidad positiva.