电磁学中一些基础知识2

电磁波：由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，因此电磁波是横波。且电场与磁场是同相位的,即电场最大时,磁场也最大。

球面波、柱面波与平面波：对于随时间作正弦变化的电磁波，按照其电场强度E与磁场强度H的等相面（即波前面）为球面、柱面或平面的不同情况，电磁波又有球面波、柱面波与平面波之分。

平面波：是指传播时波面（即波的等相面）为平面的电磁波。分析平面波是一种将3维波简化为2维波的分析方法，此种方法可以表征电磁波的特性，但实际中并不存在平面波，只是在一些远场问题分析时可以将3维电磁波等效于2维平面波分析。 波传播的空间称为波场。在波场中，代表波传播方向的射线，称为波射线，也简称为波线。波场中同一时刻振动相位相同的点的轨迹，称为波面。某一时刻波源最初的振动状态传到的波面叫做波前或波阵面，即最前方的波面。因此，任意时刻只有一个波前，而波面可有任意多个。波面为平面的即为平面波。

柱面波：波阵面为同轴柱面的波。

球面波：球面波是指波阵面为同心球面的波。

光波的传播形态分类：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；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，即麦克斯韦方程组可以分解为两个独立的方程组，分别为TE和TM波。根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可分为如下三类，任何光都可以这三种波的合成形式表示出来。

垂直极化波和水平极化波：在三维的空间里，传播方向只占据一个维度，因此，振动方向可以是二维的，这是极化可以存在的基础。现在我们就可以建立坐标系了。假设地面是xoy平面，波的传播方向为沿x轴传播。那么波的振动方向在yz面上。如果波仅在y轴上振动，那就是平行于地面的线极化波，z轴上就是垂直于地面的线极化波。其他方向就是与地面成n°角的线极化波。如果这个波花了四分之一周期从y轴正方向转到了z轴正方向，且过程中振幅不变，就是圆极化。当然从z轴正方向转到y轴正方向也是圆极化，左旋右旋的区别。振动方向旋转过程中振幅不等就是椭圆极化，也有左旋右旋的区别。如果振动方向旋转90°不是1/4周期，就变成了带轨道角动量的极化波。

偏振：波的振动方向相对于传播方向的不对称性称为偏振。（横波只沿着一个特定的方向震动的现象称为波的偏振。）只有横波才有偏振现象。具有偏振性的光则称为偏振光。

电磁波中电场强度E和磁场强度B的振动方向都与电磁波传播方向垂直。光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E引起的，因此常将E的振动称为光振动。（光振动沿各个方向均匀分布的光是自然光，光振动沿特定方向的光是偏振光）。

当一束光照射到金属的表面时，入射光和金属表面的法线所在的平面为入射面。入射光波的电矢量(光矢量)可以分解为相互正交的两个偏振光分量，p分量：平行于入射面振动，s分量：垂直于入射面振动。电矢量垂直于入射面的偏振光称为S偏振光或TE波，电矢量平行于入射面偏振光称为P偏振光或TM波。

其中TE波(垂直极化波、s波)和TM波(水平极化波、p波)，分别对应于光学中的s偏振光，p偏振光。

补充：以下摘自厘清平面波、TE(M)波、TE(M)极化、极化几个概念

所以，波极化、TE(M)波是电磁波本身的属性，在理想情形下定义出平面波，当平面波遇到入射面，又定义出TE(M)极化。以上四个概念可能就是电磁场理论中最易混淆的吧。

参考：https://blog.csdn.net/qck15570179927/article/details/103432319 参考：https://www.zhihu.com/question/276141898/answer/385413571