Wie ist die Polarisation in einer sphärischen EM-Welle einer Punktquelle verteilt?

Wenn wir eine sehr kleine Punktquelle der EM-Welle nehmen, werden wir feststellen, dass die EM-Welle polarisiert ist. Wie ändert sich die Polarisation je nach Punkt der Kugel? Die Polarisation wird immer entlang einer Achse angezeigt, aber in einer echten 3D-Kugelwelle ist es unmöglich, einen transversalen EM-Feldvektor zu halten, ohne seine Richtung zu ändern EDIT: Meine Frage kommt aus der Optik, wenn das Bild eines Punktes durch konstruktive Interferenz entsteht, dann z Damit solche Interferenzen auftreten, muss die Polarisation in 3D eine bestimmte Konfiguration haben

Antworten (1)

Die E- und B-Vektoren einer sphärischen EM-Welle liegen in einer Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle, und ihre Größe und Richtung (innerhalb dieser Ebene) ändern sich an jedem Punkt im Raum zufällig mit der Zeit.

Die Quelle einer solchen Welle könnte nur insofern als Punktquelle betrachtet werden, als sie relativ zu den Entfernungen, in denen die Welle ausgewertet wird, klein ist. Die Quelle muss eine große Anzahl inkohärenter Strahler enthalten, um eine gleichmäßige Strahlungsverteilung in alle Richtungen zu gewährleisten.

Wir können auch locker sagen, dass die EM-Kugelwelle unpolarisiert ist, wie die EM-Strahlung einer Glühbirne oder eines Sterns, wenn man bedenkt, dass sie eigentlich immer polarisiert ist, aber die Polarisation sich zufällig ändert.

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Danke, nehmen wir an, es ist nicht perfekt kugelförmig, sagen wir, nur eine halbe Kugel. Lassen Sie uns die Zeit einfrieren, wie ändert sich die Polarisation um diese Halbkugel herum? siehe mein EDIT zu der Frage
Ja, das Bild eines Punktes wird tatsächlich durch Interferenz mehrerer Wavelets gebildet, und da die Interferenz konstruktiv oder destruktiv sein kann, sieht das Bild wie eine Reihe von Ringen aus (Airy-Muster). Alle Wavelets, die ein solches Bild bilden, kommen vom selben Punkt der Quelle, dh der Punkt strahlt Licht in alle Richtungen ab, ein Teil dieses Lichts tritt durch eine Linse und konvergiert auf der Bildebene. Mit anderen Worten, alle diese Wavelets sind kohärent und haben die gleiche Polarisation. Aber die Wavelets, die andere Punkte bilden, könnten eine andere Polarisation haben.
wie könnten sie alle gleich polarisiert sein, wenn, wie Sie sagten, das E-Feld senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht und die Ausbreitungsrichtung für jeden einzelnen Strahl unterschiedlich ist; Sie können dies tun, wenn sich alle Strahlen in einer Ebene befinden, aber nicht in 3D
Bei kleinen Öffnungen, wie der Pupille in einem menschlichen Auge, ist dieser Polarisationsunterschied nicht signifikant und verursacht keine signifikante Bildverzerrung.
Ich versuche zu verstehen, wie die Polarisation verteilt ist, um kontrastverstärkende Mikroskopietechniken zu erforschen
Die Antwort ist, dass die Polarisation senkrecht zur Ausbreitungsrichtung und in Größe und Richtung innerhalb der Wellenebene zufällig ist. Eine solche Verteilung verhindert aus den in meinen Ausführungen aufgeführten Gründen keine konstruktive Interferenz für einzelne Bildpunkte. Haben Sie weitere Fragen?
danke für deine Antworten, aber du hast mir nicht gesagt, wie die Polarisation entlang der Wellenfront einer Punktquelle verteilt ist. Sie sagten: "Polarisation ist normal zur Ausbreitungsrichtung und zufällig in Größe und Richtung (ich füge hinzu, wenn die Zeit variiert, aber keine bestimmte Zeit) innerhalb der Ebene der Welle." Wenn wir im obigen Satz die "Richtung" als 3D-Vektor verstehen, werden Sie sehen, dass die Wellenfront einer Punktquelle (einer gekrümmten Oberfläche) keinen einzelnen 3D-Vektor haben kann, obwohl Licht angeblich in eine einzige Richtung polarisiert ist. weiter ->
Daher würde ich gerne wissen, wie dieser 3D-Richtungsvektor variiert, wenn wir uns auf einer einzelnen polarisierten Wellenfront bewegen. Wenn wir eine Halbkugel als Modell für die Wellenfront nehmen, sehen Sie, dass die Tangente an diese Halbkugel (= die Polarisation senkrecht zur Ausbreitungsrichtung) nicht alle parallel sein können
Ein einzelner Punkt erzeugt keine sphärische oder hemosphärische Welle. Es könnte möglicherweise als Dipol mit seinem ringförmigen Strahlungsmuster modelliert werden. Der E-Vektor eines Dipols befindet sich in derselben Ebene wie der Dipol, wird mit zunehmendem Höhenwinkel kleiner und steht senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung oder zur Linie, die den Mittelpunkt des Dipols verbindet mit dem Interessenpunkt.
Wie ist die Polarisation in einer sphärischen EM-Welle einer Punktquelle verteilt?
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