Polarizzazione e fronti d'onda
Ciao a tutti!
Sto studiando le onde elettromagnetiche e sto facendo una gran confusione.
In particolare non capisco il legame tra fronte d'onda e di polarizzazione.
Le onde piane hanno come fronte d'onda un piano o una porzione di piano (giusto? Con lo stesso discorso posso dire che le onde sferiche hanno fronte d'onda sferico?). Quindi se la polarizzazione è rettilinea mi devo immaginare un piano che avanza lungo la direzione data dal vettore d'onda. E se invece la polarizzazione è ellittica o sferica cosa devo figurarmi per avere un'idea di come funziona? Praticamente il fronte d'onda è un piano che ruota in un qualche modo?
Sto studiando le onde elettromagnetiche e sto facendo una gran confusione.
In particolare non capisco il legame tra fronte d'onda e di polarizzazione.
Le onde piane hanno come fronte d'onda un piano o una porzione di piano (giusto? Con lo stesso discorso posso dire che le onde sferiche hanno fronte d'onda sferico?). Quindi se la polarizzazione è rettilinea mi devo immaginare un piano che avanza lungo la direzione data dal vettore d'onda. E se invece la polarizzazione è ellittica o sferica cosa devo figurarmi per avere un'idea di come funziona? Praticamente il fronte d'onda è un piano che ruota in un qualche modo?
Risposte
Penso che tu stia sovrapponendo due concetti completamente diversi.
Tutte le onde, che siano piane, sferiche o cilindriche, generalizzando, sono polarizzate ellitticamente.
Questa ellissi di polarizzazione può degenerare in una circonferenza (polarizzazione circolare), quando i semidiametri sono uguali ed ortogonali, o in un segmento (polarizzazione lineare) quando un semidiametro è nullo, oppure quando i due semidiametri sono paralleli tra loro.
Che tu abbia qualche difficoltà a visualizzare il problema è normale, per inquadrare un po' la situazione possiamo dire che stiamo parlando di due campi vettoriali accoppiati attraverso equazioni differenziali che coinvolgono i concetti di rotore, variabili nel tempo, in uno spazio tridimensionale.
Inoltre, questi due campi vettoriali, nel dominio della frequenza, sono descritti da quelli che vengono chiamati quaternioni, cioè dei vettori le cui componenti sono dei numeri complessi, impossibili da visualizzare/immaginare umanamente. Nel senso che ogni dimensione, a sua volta si scompone in due dimensioni aggiuntive, una reale ed una immaginaria.
Non dico questo per spaventarti (senza considerare che magari c'è anche qualche errore in quello che ho scritto), ma lo dico per invitarti a "visualizzare" il problema in una situazione semplice, (propagazione piana lungo un asse cartesiano), per poi metterti il cuore in pace ed estendere i concetti matematici alle situazioni più complesse.
Se vuoi capire bene tutti i concetti, ti consiglio il capitolo 7 del libro "Fondamenti di Campi Elettromagnetici" di F. T. Ulaby edito da McGraw-Hill, che spiega tutto in dettaglio, senza appesantire oltre il dovuto la trattazione matematica.
Tutte le onde, che siano piane, sferiche o cilindriche, generalizzando, sono polarizzate ellitticamente.
Questa ellissi di polarizzazione può degenerare in una circonferenza (polarizzazione circolare), quando i semidiametri sono uguali ed ortogonali, o in un segmento (polarizzazione lineare) quando un semidiametro è nullo, oppure quando i due semidiametri sono paralleli tra loro.
Che tu abbia qualche difficoltà a visualizzare il problema è normale, per inquadrare un po' la situazione possiamo dire che stiamo parlando di due campi vettoriali accoppiati attraverso equazioni differenziali che coinvolgono i concetti di rotore, variabili nel tempo, in uno spazio tridimensionale.
Inoltre, questi due campi vettoriali, nel dominio della frequenza, sono descritti da quelli che vengono chiamati quaternioni, cioè dei vettori le cui componenti sono dei numeri complessi, impossibili da visualizzare/immaginare umanamente. Nel senso che ogni dimensione, a sua volta si scompone in due dimensioni aggiuntive, una reale ed una immaginaria.
Non dico questo per spaventarti (senza considerare che magari c'è anche qualche errore in quello che ho scritto), ma lo dico per invitarti a "visualizzare" il problema in una situazione semplice, (propagazione piana lungo un asse cartesiano), per poi metterti il cuore in pace ed estendere i concetti matematici alle situazioni più complesse.
Se vuoi capire bene tutti i concetti, ti consiglio il capitolo 7 del libro "Fondamenti di Campi Elettromagnetici" di F. T. Ulaby edito da McGraw-Hill, che spiega tutto in dettaglio, senza appesantire oltre il dovuto la trattazione matematica.
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