Polarisation von EM-Wellen, Grundkonzeptfrage

Also habe ich ein bisschen auf SE nach einer Antwort auf diese Frage gesucht, aber nicht genau das gefunden, wonach ich gesucht habe.

Wenn es um die Polarisation von EM-Wellen (und folglich von Licht) geht, reicht es aus, Folgendes zu sagen:

  • EM-Wellen haben eine bestimmte Ausbreitungsrichtung, und wir wissen, dass die oszillierenden elektrischen und magnetischen Felder beide senkrecht zur Ausbreitungsrichtung sein müssen
  • Ich visualisiere dies, indem ich meine rechte Hand mit geraden Fingern und senkrechtem Daumen ausstrecke
  • Die Richtung, in die ich mit meiner Handfläche "drücke", ist die Richtung der Wellenbewegung und meine Finger repräsentieren das elektrische Feld und mein Daumen das magnetische Feld

Könnte ich unter dieser Prämisse einfach meine linke Hand verwenden, um die andere Art und Weise darzustellen, wie dies funktioniert, dh. Polarisation? Meine Logik ist, dass das elektrische Feld und das magnetische Feld immer noch beide senkrecht zur Wellenlaufrichtung sind, aber jetzt "umgedreht" werden. Ist das ein zu vereinfachter Ansatz?

(Kontext: Ableitung der Planck-Formel und es gibt einen Faktor von zwei bei der Bestimmung der Anzahl von Moden für eine 3D-EM-Welle in einem Hohlraum mit perfekt reflektierenden Wänden, die im Thermogleichgewicht gehalten werden - der Faktor von 2 kommt angeblich von der Polarisation)

Generell muss der fluktuierende magnetische Anteil des Wellenfeldes orthogonal zur Wellenausbreitungsrichtung sein (d.h. k ⋅ δ B = 0), aber die elektrischen Feldoszillationen können parallel sein (z. B. elektrostatische Wellen oder k × δ E = 0). Wenn es sich um eine ebene EM-Welle handelt, werden ja beide Felder als orthogonal zur Ausbreitungsrichtung behandelt.
Der Ursprung und die (fehlende) Fundamentalität von [Right-Hand-Regeln] (Right-Hand-Rule) (RHRs) wurden auf der Website mehr als ein paar Mal diskutiert. Die Wahl von Rechts- oder Linkshändigkeit für Kreuzprodukte ist eine Konvention, die sich nicht auf experimentelle Observables auswirkt, sondern stattdessen bestimmt, wie bestimmte Zahlen gekennzeichnet werden, da RHRs immer paarweise auftreten. Beispielsweise wird die Kraft zwischen zwei parallelen stromführenden Drähten bestimmt, indem ein RHR verwendet wird, um das Feld in der Nähe des einen aufgrund des anderen zu finden, und ein weiterer RHR, um die Kraft auf den Draht aufgrund des Felds zu bestimmen. Beim Waschen kommt alles raus.
Fragen Sie, ob ein Polarisationssinn rechtshändig (E, B, k) und der andere linkshändig (B, E, k) ist? Wenn das die Frage ist, ist die Antwort "nein".
Ich wusste ehrlich gesagt nicht, dass das elektrische Feld parallel zur Ausbreitungsrichtung sein könnte. Das ist interessant. Mir ist auch bewusst, dass LHR und RHR nur Konventionen sind, aber ich suchte nach einer einfachen Möglichkeit, um zu beschreiben, was ich dachte.

Antworten (1)

In einer linear polarisierten Ebene elektromagnetische Welle mit einem Wellenvektor k → und der elektrische Feldvektor E → Bei Angabe der Polarisationsrichtung ist das Magnetfeld durch das Kreuzprodukt gegeben

B → = k → / | k → | × E → Z 0
Wo Z 0 = μ 0 / ϵ 0 ist die Wellenimpedanz im freien Raum. Die Konvention der Orientierung des Kreuzproduktvektors C → = A → × B → ist die Rechte-Hand-Regel: Wenn der Zeigefinger der rechten Hand in Richtung zeigt A → und der Mittelfinger in Richtung von B → , dann der Vektor C → kommt aus dem Daumen. Die Verwendung einer linkshändigen Ausrichtung würde keine andere lineare Polarisation ergeben. Zirkular polarisierte Wellen hingegen haben einen Rechts- oder einen Linksgang E → Und B → Feldvektordrehung, wo E → Und B → stehen gemäß obigem Kreuzprodukt immer im rechten Winkel.

Polarisation von EM-Wellen, Grundkonzeptfrage
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