Dritë e polarizuar në mënyrë rrethore. Polarizimi i valëve elektromagnetike

Demonstrimi i polarizimit të valës: kordoni nga rotori përpara çarjes lëkundet në një rreth, dhe pas çarjes deri në pikën e lidhjes - në mënyrë lineare

Polarizimi i valës- karakteristikë e valëve tërthore, që përshkruan sjelljen e vektorit të një sasie lëkundëse në një rrafsh pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

Llojet e polarizimit

Një valë tërthore karakterizohet nga dy drejtime: një vektor valor dhe një vektor amplitudë, gjithmonë pingul me vektorin e valës. Vektori i valës tregon drejtimin e përhapjes së valës, dhe vektori i amplitudës tregon se në cilin drejtim ndodhin lëkundjet. Në hapësirën tredimensionale ekziston një shkallë tjetër lirie - mundësia e rrotullimit të vektorit të amplitudës rreth vektorit të valës.

Shkaku i polarizimit të valëve mund të jetë:

• gjenerimi asimetrik i valëve në burimin e shqetësimit;
• anizotropia e mjedisit të përhapjes së valës;
• përthyerja dhe reflektimi në kufirin e dy mediave.

Teoria e fenomenit

Një valë elektromagnetike mund të zbërthehet (teorikisht dhe praktikisht) në dy komponentë të polarizuar, për shembull, të polarizuar vertikalisht dhe horizontalisht. Zgjerime të tjera janë të mundshme, për shembull, përgjatë një çifti tjetër drejtimesh pingule reciprokisht, ose në dy komponentë që kanë polarizim rrethor majtas dhe djathtas. Kur tentohet të zbërthehet një valë e polarizuar në mënyrë lineare në polarizime rrethore (ose anasjelltas), do të lindin dy komponentë me gjysmë intensitet.

Nga pikëpamja kuantike dhe klasike, polarizimi mund të përshkruhet nga një vektor kompleks dydimensional ( vektori i Jones). Polarizimi i fotonit është një zbatim i q-bit.

Rrezatimi i antenës zakonisht ka polarizim linear.

Duke ndryshuar polarizimin e dritës kur reflektohet nga një sipërfaqe, mund të gjykohet struktura e sipërfaqes, konstantet optike dhe trashësia e mostrës.

Nëse drita e shpërndarë është e polarizuar, atëherë duke përdorur një filtër polarizues me një polarizim të ndryshëm, kalimi i dritës mund të kufizohet. Intensiteti i dritës që kalon përmes polarizuesve i bindet ligjit të Malus. Ekranet me kristal të lëngshëm funksionojnë në këtë parim.

Disa krijesa të gjalla, si bletët, janë në gjendje të dallojnë polarizimin linear të dritës, gjë që u jep atyre mundësi shtesë për orientim në hapësirë. Është zbuluar se disa kafshë, si gaforrja e mantis, janë në gjendje të dallojnë dritën e polarizuar rrethore, domethënë dritën me polarizim rrethor. Disa njerëz gjithashtu kanë aftësinë për të dalluar polarizimin e dritës, në veçanti, këta njerëz mund të vëzhgojnë me sy të lirë efektet që lidhen me polarizimin e pjesshëm të dritës në qiellin e ditës. Kështu e përshkruan Lev Nikolaevich Tolstoy këtë efekt në tregimin e tij "Rinia": "dhe, duke shikuar në derën e hapur të ballkonit ... dhe në qiellin e pastër, mbi të cilin, ndërsa shikoni nga afër, shfaqet papritmas një njollë e verdhë pluhur. dhe zhduket përsëri;”

Historia e zbulimit të polarizimit të valëve elektromagnetike

Zbulimi i valëve të dritës së polarizuar u parapri nga puna e shumë shkencëtarëve. Në vitin 1669, shkencëtari danez Rasmus Bartholin raportoi eksperimentet e tij me kristalet e gëlqeres (CaCO 3), më së shpeshti në formën e një romboedri të rregullt, të cilat u sollën nga marinarët që ktheheshin nga Islanda. Ai u befasua kur zbuloi se një rreze drite, kur kalon nëpër një kristal, ndahet në dy rreze (tani quhen të zakonshme dhe të jashtëzakonshme). Bartolin kreu një studim të plotë të fenomenit të thyerjes së dyfishtë që ai zbuloi, por nuk mund të jepte një shpjegim për të.

Njëzet vjet pas eksperimenteve të E. Bartholin, zbulimi i tij tërhoqi vëmendjen e shkencëtarit holandez Christian Huygens. Ai vetë filloi të studionte vetitë e kristaleve të sparit të Islandës dhe shpjegoi fenomenin e thyerjes së dyfishtë bazuar në teorinë e tij valore të dritës. Në të njëjtën kohë, ai prezantoi konceptin e rëndësishëm të boshtit optik të një kristali, kur rrotullohet rreth të cilit nuk ka anizotropi të vetive të kristalit, domethënë varësinë e tyre nga drejtimi (natyrisht, jo të gjithë kristalet kanë të tillë një bosht).

Në eksperimentet e tij, Huygens shkoi më tej se Bartholin, duke kaluar të dy rrezet që dalin nga një kristal spar i Islandës përmes një kristali të dytë të ngjashëm. Doli se nëse boshtet optike të të dy kristaleve janë paralele, atëherë dekompozimi i mëtejshëm i këtyre rrezeve nuk ndodh më. Nëse romboedroni i dytë rrotullohet 180 gradë rreth drejtimit të përhapjes së rrezes së zakonshme, atëherë kur kalon nëpër kristalin e dytë rrezja e jashtëzakonshme pëson një zhvendosje në drejtim të kundërt me zhvendosjen në kristalin e parë dhe të dyja rrezet do të dalin nga të tilla një sistem i lidhur në një rreze. Doli gjithashtu se në varësi të këndit midis boshteve optike të kristaleve, intensiteti i rrezeve të zakonshme dhe të jashtëzakonshme ndryshon.

Këto studime e afruan Huygensin me zbulimin e fenomenit të polarizimit të dritës, por ai nuk ishte në gjendje të bënte hapin vendimtar, pasi valët e dritës në teorinë e tij supozoheshin të ishin gjatësore. Për të shpjeguar eksperimentet e H. Huygens, I. Newton, i cili i përmbahej teorisë korpuskulare të dritës, parashtroi idenë e mungesës së simetrisë boshtore të një rreze drite dhe në këtë mënyrë bëri një hap të rëndësishëm drejt kuptimit të polarizimit të dritës. .

Këtu është fillimi i fazës τ = k z − ω t (\displaystyle \tau =kz-\omega t).

Duke transformuar dhe shtuar dy ekuacionet e para, mund të marrim ekuacionin e lëvizjes së vektorit E → (\displaystyle (\vec (E))):

Së bashku me S 1 (\displaystyle S_(1)), S 2 (\displaystyle S_(2)), S 3 (\displaystyle S_(3)) Gjithashtu përdoren parametrat e normalizuar të Stokes s 1 = S 1 / S 0 (\displaystyle s_(1)=S_(1)/S_(0)), s 2 = S 2 / S 0 (\displaystyle s_(2)=S_(2)/S_(0)), s 3 = S 3 / S 0 (\displaystyle s_(3)=S_(3)/S_(0)). Për dritën e polarizuar s 1 2 + s 2 2 + s 3 2 = 1 (\displaystyle s_(1)^(2)+s_(2)^(2)+s_(3)^(2)=1).

s- Dhe fq- polarizimi i valës

Në optikë dhe elektrodinamikë s-vala e polarizuar (krahaso gjermanisht. senkrecht- pingul) ka një vektor të fushës elektrike E pingul me rrafshin e rënies. s σ - e polarizuar, e polarizuar sagjitalisht, valë e tipit E, valë TE ( Elektrike tërthore) . fq-vala e polarizuar (krahaso lat. paralele- paralel) ka një vektor të fushës elektrike E paralel me rrafshin e incidencës. fq-quhet edhe vala e polarizuar π - e polarizuar, e polarizuar në rrafshin e incidencës, valë e tipit H, valë TM ( Tërthor magnetik) .

Termat valë TM dhe valë TE janë ndërruar në veprat e një numri autorësh. Fakti është se një kufi klasik i sheshtë presupozon homogjenitetin e strukturës në dy drejtime. Në këtë rast, përcaktohet rrafshi i incidencës dhe pinguliteti i sforcimeve në lidhje me të. Ndarja e fushës elektromagnetike në dy zgjidhje të palidhura është e mundur në rastin më të përgjithshëm të një strukture që është homogjene në një drejtim. Në këtë rast, është e përshtatshme të përcaktohet pinguliteti i sforcimeve në lidhje me drejtimin e homogjenitetit. Zgjerimi i përkufizimit të fundit në rastin e veçantë klasik çon në faktin se tensioni pingul me drejtimin e homogjenitetit shfaqet në rrafshin e incidencës. Vihet re se në rastin e një sipërfaqeje metalike, vetëm valët me një intensitet elektrik pingul me kufirin metalik janë të rëndësishme. Është gjithashtu më i përshtatshëm për të quajtur valë të tilla valë TE. Termat TM dhe TE shoqërohen gjithashtu me përcaktimin e mënyrave tërthore në një zgavër lazer ose përcjellës valësh.

Në sizmologji fq-vala (nga primare angleze) është një valë gjatësore që vjen e para nga epiqendra e tërmetit. s-valë (nga anglishtja sekondare - dytësore) - një valë tërthore (valë prerëse), e cila ka një shpejtësi më të ulët përhapjeje se ajo gjatësore, dhe për këtë arsye vjen nga epiqendra më vonë.

Polarizimi i valës

Polarizimi i valës- karakteristikë e valëve tërthore, që përshkruan sjelljen e vektorit të një sasie lëkundëse në një rrafsh pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

NË gjatësore polarizimi nuk mund të ndodhë në një valë, pasi drejtimi i lëkundjeve në këtë lloj valë përkon gjithmonë me drejtimin e përhapjes.

Një valë tërthore karakterizohet nga dy drejtime: një vektor valor dhe një vektor amplitudë, gjithmonë pingul me vektorin e valës. Pra, në hapësirën tredimensionale ekziston një shkallë më shumë lirie - rrotullimi rreth vektorit të valës.

Shkaku i polarizimit të valëve mund të jetë:

• gjenerimi asimetrik i valëve në burimin e shqetësimit;
• anizotropia e mjedisit të përhapjes së valës;
• përthyerja dhe reflektimi në kufirin e dy mediave.

Ekzistojnë dy lloje kryesore të polarizimit:

• lineare- luhatjet e shqetësimit ndodhin në një rrafsh. Në këtë rast ata flasin për " i polarizuar në aeroplan valë";
• rrethore- fundi i vektorit të amplitudës përshkruan një rreth në rrafshin e lëkundjes. Në varësi të drejtimit të rrotullimit të vektorit, mund të ketë drejtë ose majtas.

Bazuar në këto dy, ose vetëm rrethore, mund të formohen lloje të tjera, më komplekse të polarizimit. Për shembull, eliptike.

Polarizimi përshkruhet nga Figura Lissajous dhe korrespondon me shtimin e lëkundjeve tërthore me frekuencë të barabartë.

Polarizimi i valëve elektromagnetike

Teoria e fenomenit

Një valë elektromagnetike mund të zbërthehet (teorikisht dhe praktikisht) në dy komponentë të polarizuar, për shembull, të polarizuar vertikalisht dhe horizontalisht. Zgjerime të tjera janë të mundshme, për shembull, përgjatë një çifti tjetër drejtimesh pingule reciprokisht, ose në dy komponentë që kanë polarizim rrethor majtas dhe djathtas. Kur tentohet të zbërthehet një valë e polarizuar në mënyrë lineare në polarizime rrethore (ose anasjelltas), do të lindin dy komponentë me gjysmë intensitet.

Nga pikëpamja kuantike dhe klasike, polarizimi mund të përshkruhet nga një vektor kompleks dydimensional ( vektori i Jones). Polarizimi i fotonit është një zbatim i q-bit.

Rrezatimi i antenës zakonisht ka polarizim linear.

Duke ndryshuar polarizimin e dritës kur reflektohet nga një sipërfaqe, mund të gjykohet struktura e sipërfaqes, konstantet optike dhe trashësia e mostrës.

Nëse drita e shpërndarë është e polarizuar, atëherë duke përdorur një filtër polarizues me një polarizim të ndryshëm, kalimi i dritës mund të kufizohet. Intensiteti i dritës që kalon përmes polarizuesve i bindet ligjit të Malus. Ekranet me kristal të lëngshëm funksionojnë në këtë parim.

Vetëm tre prej tyre janë të pavarur, sepse identiteti është i vërtetë:

Nëse prezantojmë këndin ndihmës të përcaktuar nga shprehja (shenja korrespondon me polarizimin e majtë dhe të djathtë), atëherë mund të marrim shprehjet e mëposhtme për parametrat e Stokes:

Bazuar në këto formula, është e mundur të karakterizohet polarizimi i një valë drite në një mënyrë gjeometrike vizuale. Në këtë rast, parametrat e Stokes, , interpretohen si koordinatat karteziane të një pike që shtrihet në sipërfaqen e një sfere me rreze. Këndet dhe kanë kuptimin e koordinatave këndore sferike të kësaj pike. Një paraqitje e tillë gjeometrike u propozua nga Poincaré [ specifikoni], prandaj kjo sferë quhet sfera Poincaré. Në matematikë ky model korrespondon me sferën e Riemann-it, në degët e tjera të fizikës korrespondon me sferën e Bloch.

Së bashku me , , përdoren edhe parametrat e normalizuar të Stokes , , . Për dritën e polarizuar.

Rëndësia praktike

Fotografia në të djathtë është bërë duke përdorur një filtër polarizues

Më shpesh, ky fenomen përdoret për të krijuar efekte të ndryshme optike, si dhe në kinemanë 3D (teknologjia IMAX), ku polarizimi përdoret për të ndarë imazhet e destinuara për sytë e djathtë dhe të majtë.

Polarizimi rrethor përdoret në antenat e linjave të komunikimit hapësinor, pasi pozicioni i planit të polarizimit të antenave transmetuese dhe marrëse nuk është i rëndësishëm për marrjen e sinjalit. Kjo do të thotë, rrotullimi i anijes nuk do të ndikojë në aftësinë për të komunikuar me të. Në linjat tokësore, përdoren antena të polarizuara në mënyrë lineare - gjithmonë mund të zgjidhni paraprakisht nëse do të vendosni planin e polarizimit të antenave horizontalisht ose vertikalisht. Një antenë e polarizuar rrethore është më e vështirë për t'u bërë sesa një antenë e polarizuar në mënyrë lineare. Në përgjithësi, polarizimi rrethor është një gjë teorike. Në praktikë, ata flasin për antena të polarizimit eliptik - me drejtim të majtë ose të djathtë të rrotullimit.

Polarizimi rrethor i dritës përdoret gjithashtu në teknologjitë e kinematografisë stereo RealD dhe MasterImage. Këto teknologji janë të ngjashme me IMAX me ndryshimin që polarizimi rrethor në vend të atij linear ju lejon të ruani një efekt stereo dhe të shmangni fantazmat kur koka është e anuar pak anash.

Polarizimi i grimcave

Një efekt i ngjashëm vërehet në shqyrtimin mekanik kuantik të një rrezeje grimcash me rrotullim. Gjendja e një grimce individuale në këtë rast, në përgjithësi, nuk është e pastër dhe duhet të përshkruhet nga matrica e densitetit përkatës. Për një grimcë spin ½ (të themi një elektron) kjo është një matricë hermitiane 2x2 me gjurmë 1:

Në rastin e përgjithshëm ka formën

Këtu është një vektor i përbërë nga matricat Pauli, dhe është vektori i rrotullimit mesatar të grimcës. Madhësia

thirrur shkalla e polarizimit të grimcave. Ky numër real Vlera korrespondon me një rreze plotësisht të polarizuar të grimcave, ndërsa

POLARIZIMI I VALËVE- karakteristikë valore që përcakton drejtimin hapësinor të fushave valore vektoriale. Historikisht, ky koncept u prezantua në optikë në ditët e "përshkrimeve para-vektoriale" dhe fillimisht u bazua në vetitë e anizotropisë tërthore të rrezeve të valëve (shih Fig. Polarizimi i dritës).Zbatohet për të gjitha llojet fizike pa përjashtim. shqetësimet e valëve (shih Valët), por themelore terminologjia mbetet ende e lidhur me el-magn. fusha (në veçanti, optike).

Valët gjatësore dhe të polarizuara tërthore dallohen në varësi të orientimit të vektorit të fushës në lidhje me ( k). Një shembull i valëve gjatësore janë valët homogjene të plazmës së rrafshët (shih. Valët Langmuir); Valët tërthore përfshijnë kryesisht valë elektrike homogjene të rrafshët. valët në ose në mjedise homogjene izotropike. Që në elektrike më të fundit ( E ) dhe mag. ( N ) vektorët janë pingul me vektorin e valës ( k), atëherë ato shpesh quhen. valë si TEMA ose DHJETË(cm. Drejtues valësh Për më tepër, nëse vektorët e fushës ( E, N ) shtrihen në fikse aeroplanë ( E, k) Dhe ( N, k), pra kanë një fiks drejtimet në hapësirë, përdoret termi "valë lineare". Mbivendosje e dy valëve të polarizuara në mënyrë lineare që përhapen në të njëjtin drejtim ( k) dhe duke pasur të njëjtën frekuencë dhe drejtime të ndryshme të fushave vektoriale, jep në rastin e përgjithshëm një valë polarizimi eliptik. Ai përmban skajet e vektorëve E Dhe H përshkruani në një rrafsh pingul me k, eliptike trajektoret e orientuara përgjatë helikës së djathtë ose të majtë në drejtim k në varësi të shenjës dhe madhësisë së diferencës së fazës ndërmjet komponentëve origjinalë të polarizuar në mënyrë lineare. Prandaj, një valë e tillë quhet. polarizuar në të djathtë ose në të majtë, që nuk përkon me terminologjinë e miratuar në optikë, ku drejtimi i rrotullimit të vektorit të fushës matet në drejtimin (- k), pra në drejtim të burimit. Në rastin e veçantë të degjenerimit të elipsave në një rreth, valët polarizohen në mënyrë rrethore. Ndonjëherë janë valë me polarizim rrethor (rrethor) që zgjidhen si normale Maud mjedisi. Valët e polarizuara në mënyrë lineare, eliptike dhe rrethore janë valë plotësisht të polarizuara. Jo polarizues. valët, në të kundërt, kanë një drejtim të rastësishëm të vektorëve të fushës të pakorreluar në kohë ( E Dhe N ) (në optikë - ). Kur në fushën valore, së bashku me atë të rastit, ka edhe polarizues. komponent, atëherë flasim për valë pjesërisht të polarizuara, të karakterizuara në mënyrë sasiore nga shkalla e polarizimit të barabartë me raportin e intensitetit mesatar në kohë të pjesës së polarizuar me vlerën e saj totale (shih. Koherencë).

Polarizim shumë kompleks. vetitë kanë valë hapësinore johomogjene, të cilat në parim mund të konsiderohen si një mbivendosje e valëve të rrafshët homogjene (shih. Drejtues valësh).Në këtë rast natyra e polarizimit të vektorëve E Dhe N shpesh rezulton të jetë ndryshe. Pra, nëse në drejtimin përgjatë boshtit x lloji i valëve TM fushë N të orientuara në mënyrë tërthore në k aeroplan dhe fushë E formon një elips polarizimi në aeroplan ( E, k), pastaj në valë si ATA Kjo veti është modifikuar për valët thjesht në këmbë, është gjithmonë e nevojshme të tregohet se në cilin drejtim janë të orientuara elipset e polarizimit.

Në mediat johomogjene, si rregull, është shumë e vështirë të përshkruhet polarizimi i fushave valore. Zakonisht ne kufizohemi të marrim parasysh vetëm rastin e mediave homogjene pjesë-pjesë, në veçanti problemin e dy mediave homogjene izotropike që bien në një ndërfaqe të mprehtë (shih.

Shumë e rëndësishme për përhapjen dhe marrjen e emetimeve

valët elektromagnetike kanë polarizimin e tyre (frëngjisht - polarizimi; nga greqishtja polos - bosht, pol). Si një fenomen fizik polarizimi- orientimi në hapësirë ​​i vektorëve elektrikë dhe magnetikë të valës elektromagnetike. Në mënyrë tipike, polarizimi karakterizohet nga orientimi i vektorit të forcës së fushës elektrike. Rrafshi në të cilin shtrihet ky vektor quhet rrafshi i polarizimit. Ka polarizim linear (vertikal dhe horizontal), eliptik dhe rrethor. Brenda fushës gravitacionale të Tokës, kanalet e sistemeve inxhinierike radio zakonisht përdorin polarizim linear vertikal (vektori i fushës është paralel me gravitetin) ose horizontal.

Procesi i polarizimit të një valë radio mund të shpjegohet në mënyrë konvencionale me analogji me dridhjet mekanike të një vargu muzikor të shtrirë dhe të ngacmuar. Një varg i tensionuar sillet në një gjendje lëkundëse në njërin skaj nga ngacmimi i duhur (duke e tërhequr atë, për shembull, me gishta) në njërin skaj, që është një valë mekanike. Vala e krijuar përhapet përgjatë vargut dhe mund të zbulohet në skajin tjetër të tij. Një valë e tillë mekanike mund të përfaqësohet në mënyrë të thjeshtë si një model i një valë radio (ose valë drite) që lëviz nëpër hapësirë ​​nga një burim i lëkundjeve elektromagnetike në një marrës (regjistrues). Një varg i shtrirë mund të ngacmohet në mënyra të ndryshme: vargu mund të devijohet ose në një plan vertikal ose horizontal. Kur flasim për një valë radio të emetuar nga antena e një pajisjeje transmetuese, atëherë në rastin e parë mund të flasim për një analog vertikale, dhe në rastin e dytë - për analogun polarizimi horizontal valët.

Për një marrës radio konvencional (që qëndron pas antenës) në skajin tjetër të linjës së komunikimit, ky ndryshim delikat në vetitë e rrjedhës së valëve elektromagnetike nuk është i rëndësishëm. Marrësi nuk reagon ndaj planit të polarizimit të valës së radios, por vetëm regjistron fuqinë e tij (në model kjo është shkalla e devijimit të vargut); nuk dallon polarizimin horizontal dhe vertikal. Megjithatë, ka elementë që i përgjigjen polarizimit të lëkundjeve elektromagnetike. Ata quhen filtra polarizues. Në rastin e një vargu, një analog i tillë i thjeshtuar i një filtri mund të jetë një vend horizontal (për një varg vibrues horizontal) ose vertikal (për një varg vibrues vertikalisht) në karton, i vendosur përpara syrit të njeriut pingul me drejtimin e përhapjes. të valës mekanike. Një filtër polarizues, i vendosur në një pozicion të caktuar në lidhje me drejtimin e përhapjes së një valë elektromagnetike, bëhet radio transparent vetëm për një lloj të caktuar polarizimi.

Nëse komponentët horizontale dhe vertikale të ngacmimit të valës shfaqen në një sekuencë të caktuar kohore, atëherë kjo çon në polarizimi rrethor valët elektromagnetike (ose të lehta). Emetimi i valëve të polarizuara rrethore mund të përfaqësohet si shuma e dy valëve me polarizime lineare të orientuara pingul me njëra-tjetrën.

Përdorimi i valëve me polarizim të ndryshëm bën të mundur transmetimin e sinjaleve në frekuenca të afërta ose të njëjtën frekuencë dhe ndarjen efektive të tyre pas marrjes. Duke kontrolluar polarizuesin nga distanca, ju mund të zgjidhni sinjalet e transmetuara me një polarizim specifik. Përdoren kryesisht dy lloje polarizuesish: elektromagnetikë (ferrit) dhe mekanikë. Karakteristikat e tyre elektrike janë afërsisht të njëjta. Mungesa e pjesëve lëvizëse në polarizuesin elektromagnetik nënkupton besueshmërinë e tij më të madhe. Në të njëjtën kohë, polarizuesit mekanikë kanë një shifër pak më të ulët të zhurmës.

Kur valët e radios përhapen përgjatë sipërfaqes së tokës, ato mund të reflektohen edhe nga toka. Ashtu si valët e dritës reflektohen nga objektet përreth, ashtu edhe valët e radios të emetuara reflektohen nga sipërfaqja e Tokës. Radiovalët që përhapen në afërsi të sipërfaqes së Tokës quhen valë tokësore ose valë sipërfaqësore (rrezet sipërfaqësore) në inxhinierinë radio. Atmosfera e tokës (nga atmosfera greke - avulli dhe sphdira - top) gjithashtu ka një ndikim të rëndësishëm në përhapjen e valëve të radios të diapazoneve të ndryshme. Atmosfera që rrethon Tokën zakonisht ndahet në tre shtresa karakteristike: troposfera, stratosfera dhe jonosfera.

Troposfera(nga greqishtja tropos - kthesë) është shtresa e poshtme e atmosferës, e shtrirë në lartësitë 10...20 km. Troposfera është heterogjene në vetitë e saj elektrike, të cilat përcaktohen nga presioni atmosferik, temperatura dhe lagështia dhe ndryshojnë me ndryshimin e kushteve të motit. Përveç kësaj, rrymat e ajrit përziejnë intensivisht gazrat troposferikë, gjë që çon në krijimin e johomogjeniteteve lokale. E gjithë kjo ndikon ndjeshëm në përhapjen e valëve të radios në troposferë.

Shtresa e atmosferës që shtrihet mbi troposferë dhe e vendosur në lartësi deri në 50 km quhet stratosferë(nga latinishtja stratum - shtresë). Dendësia e gazrave në të është shumë më e vogël se në troposferë. Nga pikëpamja e vetive elektrike, stratosfera është një mjedis pothuajse homogjen dhe valët përhapen në të në mënyrë drejtvizore me shpejtësinë e dritës dhe pa humbje të konsiderueshme.

Mbi stratosferën (lartësia deri në 20,000 km) ndodhet jonosferë(nga joni grek - duke shkuar) - shtresat e sipërme, jonizuese të atmosferës, të cilat formohen nën ndikimin e rrezatimit kozmik dhe rrezeve ultravjollcë të Diellit. Si rezultat i jonizimit të molekulave të ajrit shfaqen jonet pozitive të gazit dhe elektronet e lira. Sa më i madh të jetë përqendrimi i elektroneve të lira, aq më fort ato ndikojnë në përhapjen e valëve të radios.

Numri i elektroneve të lira që përmbahen në 1 m 3 ajër atmosferik quhet përqendrimi dhe shënoni N 3, el/m 3. Përqendrimi i elektroneve në shtresa të ndryshme të jonosferës ndryshon me lartësinë. Në lartësi të ulëta nga sipërfaqja e Tokës është e vogël, pasi energjia e jonizimit është e pamjaftueshme. Në lartësi të mëdha, përqendrimi i elektroneve të lira është i ulët për shkak të densitetit të ulët të gazit në atmosferë. Në lartësitë 300...400 km, përqendrimi i elektroneve të lira në jonosferë është maksimal. Ndryshimi në densitetin atmosferik me rritjen e distancës nga Toka dhe varësia komplekse e temperaturës së saj nga lartësia çon në formimin e katër shtresave të dallueshme në jonosferë si rezultat i jonizimit: D, E, F 1 dhe F 2.

Jonosferike shtresa D ndodhet në lartësitë 60...90 km mbi sipërfaqen e Tokës. Shtresa është një formacion i parregullt i jonosferës dhe praktikisht ekziston vetëm gjatë ditës, kur intensiteti i rrezatimit jonizues diellor është i lartë. Në lartësitë 100...120 km nga sipërfaqja e Tokës ndodhet një shtresë jonosferike E (shtresa Kennelly-Heaviside). Në varësi të kohës së vitit dhe ditës, vetëm përqendrimi i elektroneve të lira në këtë shtresë ndryshon. Gjate dites shtresa E ndodhet disi më e ulët, dhe gjatë natës - shumë më e lartë, e cila shoqërohet me ndryshime në nivelin e fluksit diellor. Shtresat F 1 dhe F 2 të jonosferës zënë zona në lartësi nga 120 deri në 450 km nga sipërfaqja e Tokës. Zakonisht konsiderohen si një shtresë F, e cila ka përqendrimin më të lartë të elektroneve të lira në jonosferë.

Figura 2.3 - Përqendrimi ditor i elektroneve në shtresat e jonosferës