Detail 6.1
Diverse Eigenschaften von ebenen elektromagnetischen Wellen
Die freien Maxwellgleichungen führen auf die Wellengleichungen für die
elektromagnetischen Felder. Setzt man die Lösungen der Wellengleichungen
wieder in die Maxwellgleichungen ein, so erhält man zusätzliche
Informationen über die elektromagnetischen Wellen, wie z.B. die Aussage,
dass sie transversal sind. Aus den Maxwellgleichungen, die den Rotationsoperator
enthalten
gewinnt man mit der Notation in Kap. 6.3
Aus Gleichung (1) folgt direkt
Diese Vektorgleichung kann nur erfüllt sein, wenn
und
die gleiche Richtung haben. Da ein Einheitsvektor ist, muss
mit dem Faktor
normiert werden.
Es ist also
Es ergibt sich dann zwischen 
und 
die Relation
 |
(3) |
Für das Vektorprodukt
findet man wegen
die korrespondierende Relation
und somit aus (2)
 |
(4) |
Vergleicht man (3) und (4), so findet man mit (6.37)
Die Gleichung (3) (und (4)) entspricht somit
der Relation
Mit der Wahl der Ausbreitungsrichtung
ist
das 
-Feld (in komplexer Notation)
Man schreibt die komplexen Amplituden in der Form reeller Betrag mal
Phase
und findet mit
für den Realteil von 
 |
(5) |
Der reelle Anteil des 
-Feldes wird entsprechend der
Relation (6.43) in Kap. 6.3.3 (oder den obigen Ausführungen)
berechnet
Die Zeitentwicklung der elektromagnetischen Wellen wird in den folgenden
Animationen dargestellt. Die Ausbreitungsrichtung für die verschiedenen
Polarisationsformen der ebenen Wellen werden gedreht, um die Sicht aus verschiedenen
Perspektiven zu ermöglichen. Die Wellen selbst bewegen sich in Richtung des
Wellenzahlvektors.
Abbildung 6.1:
Lineare Polarisation
|
Abbildung 6.2:
Zirkulare Polarisation
|
Abbildung 6.3:
Elliptische Polarisation
|
aus drei verschiedenen, aber festen Perspektiven.
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<Elektrodynamik und Spezielle Relativitätstheorie, Details> R. Dreizler C. Lüdde
2005
Weitere Animationen
