حالتهای قطبش
حالت قطبش نور نحوه جهتگیری و چرخش بردار میدان الکتریکی آن را مشخص میکند که به صورت خطی، دایرهای یا بیضوی طبقهبندی میشود.
Definition
مشخصهای از جهتگیری، بیضوی بودن و دستسانی ردیابی شده توسط بردار میدان الکتریکی یک موج نوری، همراه با فرمالیسمهای مورد استفاده برای نمایش و تبدیل این حالتها.
Scope
این موضوع شامل طبقهبندی و نمایش ریاضی حالتهای قطبش است. این شامل قطبش خطی، دایرهای و بیضوی به عنوان موارد خاصی از حالت بیضوی عمومی، تجزیه هر حالت به مؤلفههای متعامد، حساب بردار جونز و ماتریس جونز برای نور کاملاً قطبیده، پارامترهای استوکس و ماتریسهای مولر برای نور تا حدی قطبیده، درجه قطبش، و تصویر هندسی ارائه شده توسط کره پوانکاره میشود. این موضوع زبان توصیفی مورد استفاده در سراسر اپتیک قطبش را ایجاد میکند.
Core questions
- قطبش خطی، دایرهای و بیضوی چگونه با یکدیگر مرتبط هستند؟
- یک حالت قطبش چگونه با بردار جونز یا با پارامترهای استوکس نمایش داده میشود؟
- درجه قطبش چیست و قطبش جزئی چگونه توصیف میشود؟
- کره پوانکاره چگونه حالتهای قطبش را تجسم میکند؟
Key concepts
- قطبش خطی
- قطبش دایرهای
- قطبش بیضوی
- بردار جونز
- پارامترهای استوکس
- درجه قطبش
- کره پوانکاره
- مؤلفههای قطبش متعامد
Key theories
- حساب جونز برای نور قطبیده
- یک میدان کاملاً قطبیده با یک بردار جونز مختلط دو مؤلفهای و هر عنصر با یک ماتریس جونز نمایش داده میشود، بنابراین حالت خروجی با ضرب ماتریسی به دست میآید که یک جبر کامل برای اپتیک قطبش همدوس ارائه میدهد.
- پارامترهای استوکس و کره پوانکاره
- چهار پارامتر واقعی و قابل اندازهگیری استوکس هر حالتی از جمله قطبش جزئی را توصیف میکنند؛ به صورت نرمالیزه شده، آنها بر روی سطح و داخل کره پوانکاره نگاشت میشوند و یک نمایش هندسی شهودی ارائه میدهند.
Clinical relevance
مشخص کردن حالتهای قطبش زیربنای تصویربرداری حساس به قطبش از بافتهای دوشکستی مانند کلاژن، عضله و لایه فیبر عصبی شبکیه است، جایی که تغییرات در حالت، اطلاعات ساختاری و پاتولوژیک را آشکار میکند.
History
استوکس چهار پارامتر خود را در سال ۱۸۵۲ برای مدیریت نور تا حدی قطبیده معرفی کرد و پوانکاره بعدها تفسیری هندسی از آنها را بر روی کرهای که به نام او نامگذاری شده است، ارائه داد. جونز حساب ماتریسی خود را برای نور کاملاً قطبیده در مجموعهای از مقالات از سال ۱۹۴۱ توسعه داد و فرمالیسمهای استاندارد را تکمیل کرد.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- تفاوت بین قطبش دایرهای و خطی چیست؟
- در قطبش خطی، میدان الکتریکی در امتداد یک خط ثابت نوسان میکند، در حالی که در قطبش دایرهای، میدان دارای بزرگی ثابت است اما به طور پیوسته میچرخد و با پیشروی موج یک دایره را ردیابی میکند؛ قطبش بیضوی حالت کلی بین این دو است.
- چرا به جای بردارهای جونز از پارامترهای استوکس استفاده میشود؟
- بردارهای جونز فقط نور کاملاً قطبیده و همدوس را توصیف میکنند، در حالی که پارامترهای استوکس بر حسب شدتهای قابل اندازهگیری تعریف میشوند و میتوانند نور غیرقطبیده و تا حدی قطبیده را نیز نمایش دهند.