Линейно-поляризованный свет - это свет с определенной плоскостью колебания, которая ограничена строго в одном направлении, и распространяется только в одной плоскости.
Рисунок 1. Линейная поляризация. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Существует две теории, устанавливающие взаимодействие между линейной и циркулярной поляризацией света:
- Гипотеза Куна вводит правый и левый циркулярно-поляризованный свет, который сформировался на базе линейно-поляризованного.
- Концепция Френеля изучает линейно-поляризованный свет как центральную суперпозицию циркулярно-поляризованного светового луча, имеющих похожие фазы кругового преломления.
Эти два предположения дополняют друг друга. Применение линейно-поляризованного света имеет один весомый недостаток: незначительный поворот фильтра в итоге приводит к возникновению ощутимого ослепления. Такой эффект можно наблюдать при некачественном креплении или неправильной установке фара, а также при движении автомобиля в гористой местности и при наклоне мотоциклов в момент прохождения ими крутых поворотов.
В линейной поляризации абсолютно все световые оси поля совершают систематические колебания только в одном направлении. Поляризованный свет возможно получить из естественного посредством использования поляризатора в виде фильтр из вещества, обладающего дихроизмом.
Способы получения линейной поляризации
Получить из неполяризованного света линейно-поляризованный можно сразу несколькими способами. Наиболее часто эксперты применяют полимерные плотные плёнки с длинными молекулами, которые ориентируются в одном направлении, пластинки и призмы, оснащенные двойным лучепреломлением, или оптической анизотропией.
Оптическая анизотропия зачастую наблюдается у многих кристаллов — исландского шпата, турмалина и кварца. Сам эффект двойного лучепреломления состоит в том, что световой луч, падающий на определенный кристалл, разделяется в нем на два. При этом параметр преломления элемента для одного из этих векторов постоянен при любом угле падения входного вещества, а для другого напрямую зависит от угла падения. Это обстоятельство настолько поразило ученых, что первый луч назвали простым (обыкновенным), а второй — сложным (необыкновенным). И весьма существенно, что эти пучки света линейно-поляризованы в перпендикулярных средах.
В таких кристаллах может быть только одно направление, по которому двойного преломления в результате не происходит. Это явление называется оптической осью кристалла, а сам элемент — одноосным.
Оптическая ось — это точное направление, определяющее характеристики всех идущих вдоль него линий.
На сегодняшний день известны также двухосные кристаллы — гипс, слюда и другие. В них также иногда происходит двойное преломление, но оба световых луча оказываются необыкновенными. В двухосных веществах наблюдаются более сложные процессы, которых новичкам просто не понять.
В определенных одноосных кристаллах исследователи обнаружили ещё одно удивительное явление: обыкновенный и необыкновенный световые лучи испытывают в разное время существенно различное поглощение. Такой эффект было решено назвать дихроизмом. В каждом поляризаторе входящий свет распределяется на два пространственно-разделенных и линейно-поляризованных, которые находятся во взаимно-перпендикулярных плоскостях пучка света.
Весьма распространённый метод получения линейной поляризации и ее дальнейшего преобразования — использование на практике фазовых пластинок из двоякопреломляющего вещества c точным параметром преломления.
Значимость линейной поляризации
Используя принципы линейной поляризации намного проще выпустить качественный конвертер. Именно поэтому большинство приборов $Ku$-диапазона выпускаются исключительно для линейных поляризаций. Значимость данного фактора увеличивается многократно при необходимости предоставить качественный сигнал территории, расположенных вблизи магнитных полюсов нашей планеты.
Вещатели выбирают сами, какую именно поверхность они хотят покрыть сигналом. Если на искомой территории наблюдается высока вероятность атмосферных осадков или же она находится в высоких широтах, они, вероятнее всего, остановятся на $C$-диапазон. Антенны линейной поляризации широко распространены благодаря простоте и надежности конструкции, что в самом примитивной форме дает обычной кусок провода. Эти антенны имеют небольшой размер, низкую стоимость, их легко собирать и ремонтировать.
В целом, линейная поляризация идеально подходит для больших расстояний, так как вся энергия сосредотачивается в одной плоскости. Это преимущество не всегда возникает из-за многолучевого распределения сигнала в виде многократных переотражений светового луча.
Линейную поляризацию часто используют:
- при полетах на достаточно большие расстояния в прямой видимости, без серьезных препятствий;
- прямолинейные полеты, без роллов;
- когда размер, вес и прочность антенны стоят на первом месте.
Любой диапазон линейной поляризации менее чувствителен к осадкам, в отличие от других установок. В средних широтах и при стремлении максимально уменьшить размер антенны очевидным выбором становится именно данный вид поляризации света. В этом случае эффект Фарадея уже не играет существенной роли, следовательно, линейной преломлении позволит обеспечить потребителей максимально качественными конвертерами.
Рисунок 2. Поляризация света. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Недостаток линейной поляризации
Одним из известных и наиболее распространенным недостатком линейной поляризации ученые называют необходимость точной подстройки угла крепления любого конвертера в зависимости от географического местоположения.
В случае, например, с круговой поляризацией никаких четких параметров не требуется – нужно просто установить устройство в фокус антенны и все.
Менее известна, но гораздо более весома чувствительность сигналов с линейной поляризацией к ротации Фарадея, которая вызывается магнитным полем планеты. Такое явление электромагнитных векторов никак затрагивает сигналы с линейной поляризацией. Этот эффект значительно уменьшается с увеличением частоты, но в отличие от других диапазонов, в данном преломлении изменения сильно заметны. Именно поэтому применение линейной поляризации в данном случае можно назвать рискованным.
