Estados de Polarización
El estado de polarización de la luz especifica cómo su vector de campo eléctrico está orientado y rota, clasificándose como lineal, circular o elíptico.
Definition
Una especificación de la orientación, la elipticidad y la quiralidad trazadas por el vector de campo eléctrico de una onda luminosa, junto con los formalismos utilizados para representar y transformar estos estados.
Scope
Este tema abarca la clasificación y la representación matemática de los estados de polarización. Incluye la polarización lineal, circular y elíptica como casos especiales del estado elíptico general, la descomposición de cualquier estado en componentes ortogonales, el cálculo del vector de Jones y la matriz de Jones para la luz totalmente polarizada, los parámetros de Stokes y las matrices de Mueller para la luz parcialmente polarizada, el grado de polarización y la imagen geométrica proporcionada por la esfera de Poincaré. Establece el lenguaje descriptivo utilizado en toda la óptica de polarización.
Core questions
- ¿Cómo se relacionan la polarización lineal, circular y elíptica?
- ¿Cómo se representa un estado de polarización mediante un vector de Jones o mediante parámetros de Stokes?
- ¿Qué es el grado de polarización y cómo se describe la polarización parcial?
- ¿Cómo visualiza la esfera de Poincaré los estados de polarización?
Key concepts
- polarización lineal
- polarización circular
- polarización elíptica
- vector de Jones
- parámetros de Stokes
- grado de polarización
- esfera de Poincaré
- componentes de polarización ortogonales
Key theories
- Cálculo de Jones para luz polarizada
- Un campo totalmente polarizado se representa mediante un vector de Jones complejo de dos componentes y cada elemento mediante una matriz de Jones, por lo que el estado de salida se encuentra mediante multiplicación de matrices, lo que proporciona un álgebra completa para la óptica de polarización coherente.
- Parámetros de Stokes y la esfera de Poincaré
- Cuatro parámetros de Stokes reales y medibles describen cualquier estado, incluida la polarización parcial; normalizados, se mapean en la superficie y el interior de la esfera de Poincaré, proporcionando una representación geométrica intuitiva.
Clinical relevance
La caracterización de los estados de polarización es la base de la imagen sensible a la polarización de tejidos birrefringentes como el colágeno, el músculo y la capa de fibras nerviosas de la retina, donde los cambios de estado revelan información estructural y patológica.
History
Stokes introdujo sus cuatro parámetros en 1852 para manejar la luz parcialmente polarizada, y Poincaré les dio más tarde una interpretación geométrica en la esfera que lleva su nombre. Jones desarrolló su cálculo matricial para la luz totalmente polarizada en una serie de artículos a partir de 1941, completando los formalismos estándar.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre polarización circular y lineal?
- En la polarización lineal, el campo eléctrico oscila a lo largo de una línea fija, mientras que en la polarización circular, el campo tiene una magnitud constante pero rota de manera constante, trazando un círculo a medida que la onda avanza; la polarización elíptica es el caso general intermedio.
- ¿Por qué usar los parámetros de Stokes en lugar de los vectores de Jones?
- Los vectores de Jones describen solo la luz coherente y totalmente polarizada, mientras que los parámetros de Stokes se definen en términos de intensidades medibles y pueden representar también la luz no polarizada y parcialmente polarizada.