Polyarizaciya (elektromagnitnyh voln)

Dlya polyarizov. izlucheniya razlichayut: lineinuyu P., pri k-roi vektor elektrich. polya E sohranyaet svoe napravlenie v prostranstve; krugovuyu P., kogda vektor E vrashaetsya vokrug napravleniya rasprostraneniya volny s uglovoi skorost'yu, ravnoi uglovoi chastote volny, i sohranyaet pri etom svoyu abs. velichinu; ellipticheskuyu P., esli vrashenie vektora elektrich. polya podobno vrasheniyu pri krugovoi P., no velichina vektora menyaetsya tak, chto ego konec opisyvaet ellips. Elliptich. i krugovaya P. mozhet byt' pravoi (vektor E vrashaetsya po chasovoi strelke, esli smotret' navstrechu rasprostranyayusheisya volne.) i levoi (pri vrashenii v protivopolozhnuyu storonu).

El.-magn. volna mozhet byt' takzhe chastichno polyarizovannoi. Chastichnaya P. kolichestvenno harakterizuetsya stepen'yu polyarizacii, k-raya dlya voln s chastichnoi lineinoi P. opredelyaetsya kak
R = (I_maks - I_min)/(I_maks + I_min) ,
gde I_maks i I_min - naibol'shaya i naimen'shaya plotnosti potoka el.-magn. energii cherez analizator (polyaroid, prizmu Nikolya i t.p.).

Istochniki el.-magn. izlucheniya generiruyut volny razlichnoi P. Teplovoe izluchenie, generiruemoe haoticheski raspredelennymi atomami i elektronami, vsegda nepolyarizovano. Ciklotronnoe izluchenie, generiruemoe sistemoi elektronov, vrashayushihsya v magn. pole, imeet krugovuyu P. Sinhrotronnoe izluchenie odnogo relyativistskogo elektrona imeet elliptich. P., no sistema takih elektronov daet lineino polyarizovannoe izluchenie, t. e. pravye i levye vrasheniya elliptich. P. zdes' skladyvayutsya i kompensiruyut drug druga. Elektrich. vektor sinhrotronnogo izlucheniya kolebletsya v ploskosti, perpendikulyarnoi magn. polyu, t.k. v etoi ploskosti vsegda ostaetsya vektor uskoreniya elektrona, dvizhushegosya v magn. pole. V magn. pole energetich. urovni atoma rassheplyayutsya na razlichnye podurovni, sootvetstvenno rassheplyayutsya i spektr. linii (sm. Zeemana effekt). Poskol'ku kolebaniya elektronov v magn. pole orientirovany opredelennym obrazom, komponenty linii okazyvayutsya polyarizovannymi lineino, ellipticheski ili po krugu v zavisimosti ot ugla mezhdu polem i luchom zreniya.

V kosmich. usloviyah effekt Zeemana chasto nastol'ko mal, chto linii ne razdelyayutsya, no togda mozhno zametit' razlichnuyu P. pravoi i levoi storony profilya linii. T.o. byl obnaruzhen effekt Zeemana v solnechnyh i zvezdnyh magn. polyah, a takzhe u linii 21 sm mezhzvezdnogo vodoroda.

Sostoyanie P. menyaetsya pri rasprostranenii el.-magn. izlucheniya v srede. Tak, nepolyarizov. izluchenie mozhet stat' hotya by chastichno polyarizovannym, a svet, rasseivayas' na svobodnyh elektronah, polyarizovat'sya. Naibol'shaya P. imeet mesto pri rasseyanii na 90^o, t.k. raskachivaemyi pervichnoi (poperechnoi) volnoi svobodnyi elektron vosprinimaetsya sboku kak koleblyushiisya po odnoi koordinate. Pri etom vektor E rasseyannoi el.-magn. volny lezhit v ploskosti, perpendikulyarnoi volnovomu vektoru pervichnoi volny (t.e. vektoru, opredelyayushemu napravlenie rasprostraneniya volny). P. pri rasseyanii sveta horosho izvestna, napr. rasseyannyi zemnoi atmosferoi svet iz-za releevskogo rasseyaniya na molekulah vozduha polyarizovan. Podobnaya P. imeet mesto v solnechnoi korone i v atmosferah goryachih zvezd, gde otnositel'no velika rol' elektronnogo rasseyaniya izlucheniya (sm. Atmosfery zvezd). Ochevidno, takaya P. maksimal'na na krayah zvezdnogo diska, i vektor E polyarizov. izlucheniya kolebletsya po kasatel'noi k disku. Dlya chisto elektronnoi atmosfery maks. stepen' P. 12%.

Svet polyarizuetsya pri rasseyanii na chasticah kosmich. pyli v tumannostyah, a takzhe pri rasseyanii i pogloshenii na chasticah pyli v mezhzvezdnom prostranstve. Priroda etogo yavleniya, odnako, drugaya. Chasticy mezhzvezdnoi pyli obychno imeyut nepravil'nuyu formu (napr., udlinennuyu po odnoi osi). Oni orientiruyutsya mezhzvezdnym magn. polem. Poskol'ku volna s napravleniem elektrich. vektora vdol' bol'shoi osi chasticy pogloshaetsya i rasseivaetsya bol'she, chem volna s elektrich. vektorom vdol' maloi osi, to v rezul'tate prohodyashii cherez sredu svet okazyvaetsya chastichno polyarizovannym. Stepen' P. (dolya polyarizov. izlucheniya) obychno ne bol'she nesk. procentov.

Pri rasprostranenii radiovoln v plazme polyarizaciya ih menyaetsya. Lineino polyarizovannoe izluchenie sostoit iz ravnogo kolichestva fotonov s krugovoi polyarizaciei raznyh napravlenii. Poetomu kazhduyu volnu, popadayushuyu v plazmu s magn. polem, mozhno rassmatrivat' kak summu dvuh voln s krugovoi ili elliptich. P. (no s raznymi napravleniyami vrasheniya elektrich. vektora). Eti volny rasprostranyayutsya s raznoi fazovoi skorost'yu. Po vyhode iz plazmy oni skladyvayutsya.

Pravo- i levopolyarizov. volny v plazme imeyut ne tol'ko razlichnye fazovye skorosti, no i raznye koeff. poglosheniya. Poetomu vozmozhen sluchai, kogda nepolyarizov. volna posle prohozhdeniya sloya plazmy okazhetsya chastichno polyarizovannoi po krugu blagodarya tomu, chto volna s dr. P. poglotitsya sil'nee. Etot effekt nablyudaetsya v sporadich. radioizluchenii Solnca. Esli prenebrech' poglosheniem, no uchest' raznost' fazovyh skorostei v plazme voln s raznym napravleniem krugovoi P., to po vyhode iz plazmy odna iz voln otstanet i pri slozhenii rezul'tiruyushaya volna ostanetsya lineino polyarizovannoi, no s povernutym na nek-ryi ugol napravleniem kolebanii elektrich. vektora. Etot effekt, nazyvaemyi faradeevskim vrasheniem ploskosti polyarizacii (sm. Faradeya effekt), igraet bol'shuyu rol' v issledovanii kosmich. radioizlucheniya (sm. Mera vrasheniya). Effekt Faradeya mozhet igrat' bol'shuyu rol' v formirovanii P. optich. izlucheniya zvezd, k-roe mozhet okazat'sya polyarizovannym dazhe pri geometrich. simmetrii zvezdy (sm. Polyarizaciya izlucheniya).

Lit.:
Martynov D.Ya., Kurs obshei astrofiziki, 3 izd., M., 1979; Sobolev V.V., Kurs teoreticheskoi astrofiziki, 2 izd., M., 1975.

(S.A. Kaplan)