حالات الاستقطاب
تحدد حالة استقطاب الضوء كيفية توجيه متجه مجاله الكهربائي ودورانه، وتصنف إلى خطية أو دائرية أو إهليلجية.
Definition
تحديد الاتجاه، والإهليلجية، واليدوية التي يرسمها متجه المجال الكهربائي لموجة ضوئية، بالإضافة إلى الأساليب الرسمية المستخدمة لتمثيل وتحويل هذه الحالات.
Scope
يغطي هذا الموضوع تصنيف وتمثيل حالات الاستقطاب رياضيًا. ويشمل الاستقطاب الخطي والدائري والإهليلجي كحالات خاصة من الحالة الإهليلجية العامة، وتحليل أي حالة إلى مكونات متعامدة، وحساب متجه جونز ومصفوفة جونز للضوء المستقطب كليًا، ومعاملات ستوكس ومصفوفات مولر للضوء المستقطب جزئيًا، ودرجة الاستقطاب، والصورة الهندسية التي توفرها كرة بوانكاريه. كما يحدد اللغة الوصفية المستخدمة في جميع أنحاء بصريات الاستقطاب.
Core questions
- كيف ترتبط حالات الاستقطاب الخطي والدائري والإهليلجي ببعضها البعض؟
- كيف يتم تمثيل حالة الاستقطاب بواسطة متجه جونز أو بواسطة معاملات ستوكس؟
- ما هي درجة الاستقطاب وكيف يوصف الاستقطاب الجزئي؟
- كيف تصور كرة بوانكاريه حالات الاستقطاب؟
Key concepts
- الاستقطاب الخطي
- الاستقطاب الدائري
- الاستقطاب الإهليلجي
- متجه جونز
- معاملات ستوكس
- درجة الاستقطاب
- كرة بوانكاريه
- مكونات الاستقطاب المتعامدة
Key theories
- حساب جونز للضوء المستقطب
- يتم تمثيل المجال المستقطب كليًا بمتجه جونز مركب ذي مكونين، وكل عنصر بمصفوفة جونز، لذا يتم إيجاد الحالة الناتجة عن طريق ضرب المصفوفات، مما يوفر جبرًا كاملاً لبصريات الاستقطاب المتماسكة.
- معاملات ستوكس وكرة بوانكاريه
- تصف أربعة معاملات ستوكس حقيقية وقابلة للقياس أي حالة بما في ذلك الاستقطاب الجزئي؛ وعند تطبيعها، يتم رسمها على سطح وداخل كرة بوانكاريه، مما يوفر تمثيلاً هندسيًا بديهيًا.
Clinical relevance
يُعد توصيف حالات الاستقطاب أساسًا للتصوير الحساس للاستقطاب للأنسجة ذات الانكسار المزدوج مثل الكولاجين والعضلات وطبقة الألياف العصبية الشبكية، حيث تكشف التغيرات في الحالة عن معلومات هيكلية ومرضية.
History
قدم ستوكس معاملاته الأربعة في عام 1852 للتعامل مع الضوء المستقطب جزئيًا، ثم أعطاها بوانكاريه لاحقًا تفسيرًا هندسيًا على الكرة التي سميت باسمه. طور جونز حساب مصفوفاته للضوء المستقطب كليًا في سلسلة من الأوراق البحثية بدءًا من عام 1941، مكملاً الأساليب الرسمية القياسية.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الاستقطاب الدائري والاستقطاب الخطي؟
- في الاستقطاب الخطي، يتذبذب المجال الكهربائي على طول خط ثابت، بينما في الاستقطاب الدائري، يكون للمجال حجم ثابت ولكنه يدور بثبات، راسماً دائرة مع تقدم الموجة؛ الاستقطاب الإهليلجي هو الحالة العامة بينهما.
- لماذا تستخدم معاملات ستوكس بدلاً من متجهات جونز؟
- تصف متجهات جونز الضوء المستقطب كليًا والمتماسك فقط، بينما تُعرّف معاملات ستوكس بدلالة الشدات القابلة للقياس ويمكنها تمثيل الضوء غير المستقطب والمستقطب جزئيًا أيضًا.