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关于电磁波TE,TM,TEM, 激光,偏振光等问题
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关于电磁波TE,TM,TEM, 激光,偏振光等问题 首先激光器出来的光是线偏振的吗？ 而在讲到偏振的时候，一般是指单一电场或者磁场的偏振，比如线偏振光，是不是说电场也是线偏振的而磁场也是线偏振的？ 书上讲自由空间传输的光是TEM波，而在波导中传输的是TE或者TM波，这三个概念和偏振有关吗？是不是和晶体光学里的s波p波有什么关系？ 如果波导中传输的是TE和TM，并且二者都存在的话，怎么在实验验上区别TE，TM呢？ |
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zhaoyuan0426: 金币+5 2012-12-06 18:03:29
小木虫: 金币+2, 帖子真精彩 2015-06-23 10:24:31
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刚给学生讲过 1、激光器出来的光不一定是偏振光，但由于偏振光比较常用，所以大多数激光器设计出光为线偏振光或圆偏振光。偏振激光的产生与激光腔内布儒斯特窗（宏观：选择偏振）或晶体的各项异性（微观：选择受激辐射）有关。 2、偏振这个概念是针对电场（人所能感受到的电磁场强度）这个物理量的，不要用到磁场上，不然就把自己弄糊涂了。电场振动方向垂直入射面的叫TE波，电场振动方向在入射面内的叫TM波。 3、电磁波在自由空间中传播时，无TE或TM的说法，所以统称为TEM波，就是电磁波的意思，和偏振无关；而在波导中，电磁波一维受限，此时会在受限方向上产生模式分布，即MAXWELL方程组可以分解为两个独立的方程组，分别为TE和TM波，和偏振有关。不同的领域对TE和TM波的叫法不同，S波对应TE波，P波对应TM波，本质都是一样的。 4、用一个偏振片即可区分TE和TM和自然光，沿偏振片表面法线旋转观察其透射光有无亮暗变化即可。若是圆偏振光，则需偏振片和对应的波片搞定。 |
6楼2012-12-06 08:44:30
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zhaoyuan0426: 金币+2 2012-12-06 18:03:42
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zhaoyuan0426: 金币+2 2012-12-06 18:03:42
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TE波，TM波这些概念的确用得很混淆，一般书上也没有详细区分。 光学中的s波偏振，p波偏振，对应于TE波和TM波，但与波导中的TE波和TM波是不同的。 光学中的TE，TM波的电磁场分量都只有三个(一般电磁场分量有6个)，TE(Ez,Hx,Hy，Ez是独立的，其他两个可以由Ez导出)，TM(Hz,Ex,Ey，Hz是独立的，其他两个可以由Hz导出)。为什么是这样？因为介质在Z方向是不变化的话，麦克斯韦方程可以拆解成两组独立的方程，一组描述TE波，一组描述TM波。 波导中的TE波和TM波都有五个分量，TE(Hz,Hx,Hy,Ex,Ey,只有Hz是独立的),TM(Ez,Ex,Ey,Hx,Hy,只有Ez是独立的）。这方面可以参考讲波导的书。TEM波，就是既有Hz，又有Ez的波。 |
3楼2012-12-05 13:30:57
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zhaoyuan0426: 金币+3 2012-12-06 18:03:48
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zhaoyuan0426: 金币+3 2012-12-06 18:03:48
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激光器一般都有一个谐振腔，腔的两端有两块布儒斯特窗，激光在谐振腔里面会来回反射。 假设激光传播方向是z方向，每一次遇到布儒斯特窗就会反射掉一部分沿x方向振动的线偏振光（布儒斯特窗的设计使得每次的入射角都为布儒斯特角），多次反射之后，x方向振动的线偏振光就会全部被反射走，最终透射出来的就是纯净的y方向振动的线偏振光。 电磁场的电场方向、磁场方向、传播方向三者相互正交，所以若电场是线偏振，那么磁场一定也是线偏振。不过好像没有磁场是线偏振这种说法。 TM波和TE波是依照电场分量是在入射面内还是与入射面垂直来区分的，这两种波在界面上反射率和透射率会有不同。 |
4楼2012-12-05 14:59:13
5楼2012-12-06 02:37:47
15楼2013-06-21 15:56:09
2楼2012-12-05 12:49:57
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zhaoyuan0426: 金币+1 2012-12-06 18:03:58
zhaoyuan0426: 金币+1 2012-12-06 18:04:05
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zhaoyuan0426: 金币+1 2012-12-06 18:03:58
zhaoyuan0426: 金币+1 2012-12-06 18:04:05
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激光器产生的光的偏振应该和装置有关吧，应该是各种偏振都有吧，不是非常确定 偏振一般只指电场方向 TEM(transverse electro-magnetic wave) 就是电场磁场都垂直于传播方向，自由空间的电磁波只有两个自由度，电磁场都只能垂直于传播方向，因此自由空间只能传播TEM wave; 波导中由于边界材料的影响，电磁波不在自由，电磁波可以存在纵向分量，所以一般情况下只能传播TE wave或者 TM wave. TE wave 指的就是电场是横向的，不存在纵向分量，但是磁场可以存在纵向分量；TM 的意思就是磁场都是横向的，但电场可以存在纵向分量。 所以几个名词本身和偏振没有关系。如果实验上要区别TE 和TM wave的话，应该用偏振片就够了吧，这个不是很确定 当然，这三个名词和晶体光学里的s波p波也没有任何关系，因为那里的s波和p波也是用来定义不同偏振方向的波 |
7楼2012-12-06 12:33:10
8楼2012-12-06 17:01:52
9楼2012-12-07 08:47:47
10楼2012-12-17 21:57:16
good11楼2013-03-12 11:03:15
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