电磁波极化特性的MATLAB仿真

闫昕，朱峻锋，赵小新

(枣庄学院 光电工程学院，山东 枣庄 277160)

0 引言

库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律三大电磁学实验定律的提出，标志着人类对宏观电磁现象的认识从定性阶段到定量阶段的飞跃，以三大实验定律为基础，麦克斯韦基于两个假设总结出麦克斯韦方程组描绘电磁波传播、辐射等电磁现象的总规律[1].

(1)

图1平面电磁波在无界空间的传播图2相位相等时的直线极化波

MATLAB软件又称矩阵实验室，可以用来科学计算，可以很好的进行数据可视化，大大增加了对复杂公式、实验现象、抽象的概念的理解.将MATLAB应用于抽象的电磁问题，极大地提高了对电磁理论的理解[3-4].

1 直线极化波

对于Ex和Ey，如果φx-φy=0，或者φx-φy=±π时，合成波为直线极化波，当φx-φy=0时，

(2)

(3)

取A1=5，A2=5，φx-φy=0，ω1=5，ω2=5时应用MATLAB编程仿真得到图2，图2是通过一三象限的直线极化波.取A1=5，A2=5，φx-φy=±π，ω1=5，ω2=5，仿真得到图3，图3是通过二四象限的直线极化波.

2 圆极化波

3 椭圆极化波

当两个电场分量φx-φy=Δφ，合成波为椭圆极化波，此时

(6)

(7)

取A1=5，A2=5，ω1=5，ω2=5，当0<φ<π时仿真得到左旋椭圆极化波，如图5所示.当π<φ<2π时仿真得到右旋椭圆极化波，如图6所示.

4 结论

从电磁波传播的基本理论方程出发，分析了振幅、相位和合成波夹角变化的理论公式，应用MATLAB语言仿真得到了直线极化波、圆极化波和椭圆极化波的变化图形，对于圆极化波，左旋和右旋不能够通过文中图形判断得到，要根据实际作图的动画判断.研究结论是将MATLAB编程应用到电磁波极化的仿真增加了对电磁波极化的理解.

[1]谢处方，饶克谨编.电磁场与电磁波[M].北京：高等教育出版社，2007.

[2]张建华，黄治.电磁波极化的应用[J].大学物理，2012，31(3)：52-54.

[3]周群益，侯兆阳，刘让苏.MATLAB可视化大学物理学[M].北京：清华大学出版社，2011.

[4]闫昕，梁兰菊，孙长文.液体表面张力系数测定仪的改进[J].枣庄学院学报，2013，30(2)：65-70.