États de polarisation
L'état de polarisation de la lumière spécifie l'orientation et la rotation de son vecteur de champ électrique, classé comme linéaire, circulaire ou elliptique.
Definition
Une spécification de l'orientation, de l'ellipticité et de la chiralité tracées par le vecteur de champ électrique d'une onde lumineuse, ainsi que les formalismes utilisés pour représenter et transformer ces états.
Scope
Ce sujet couvre la classification et la représentation mathématique des états de polarisation. Il inclut la polarisation linéaire, circulaire et elliptique comme cas particuliers de l'état elliptique général, la décomposition de tout état en composantes orthogonales, le calcul des vecteurs et matrices de Jones pour la lumière entièrement polarisée, les paramètres de Stokes et les matrices de Mueller pour la lumière partiellement polarisée, le degré de polarisation, et la représentation géométrique fournie par la sphère de Poincaré. Il établit le langage descriptif utilisé dans toute l'optique de polarisation.
Core questions
- Comment la polarisation linéaire, circulaire et elliptique sont-elles liées ?
- Comment un état de polarisation est-il représenté par un vecteur de Jones ou par des paramètres de Stokes ?
- Qu'est-ce que le degré de polarisation et comment la polarisation partielle est-elle décrite ?
- Comment la sphère de Poincaré visualise-t-elle les états de polarisation ?
Key concepts
- polarisation linéaire
- polarisation circulaire
- polarisation elliptique
- vecteur de Jones
- paramètres de Stokes
- degré de polarisation
- sphère de Poincaré
- composantes de polarisation orthogonales
Key theories
- Calcul de Jones pour la lumière polarisée
- Un champ entièrement polarisé est représenté par un vecteur de Jones complexe à deux composantes et chaque élément par une matrice de Jones, de sorte que l'état de sortie est obtenu par multiplication matricielle, offrant une algèbre complète pour l'optique de polarisation cohérente.
- Paramètres de Stokes et la sphère de Poincaré
- Quatre paramètres de Stokes réels et mesurables décrivent tout état, y compris la polarisation partielle ; normalisés, ils se projettent sur la surface et l'intérieur de la sphère de Poincaré, offrant une représentation géométrique intuitive.
Clinical relevance
La caractérisation des états de polarisation est à la base de l'imagerie sensible à la polarisation des tissus biréfringents tels que le collagène, le muscle et la couche de fibres nerveuses rétiniennes, où les changements d'état révèlent des informations structurelles et pathologiques.
History
Stokes a introduit ses quatre paramètres en 1852 pour traiter la lumière partiellement polarisée, et Poincaré leur a ensuite donné une interprétation géométrique sur la sphère qui porte son nom. Jones a développé son calcul matriciel pour la lumière entièrement polarisée dans une série d'articles à partir de 1941, complétant ainsi les formalismes standards.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- Quelle est la différence entre la polarisation circulaire et linéaire ?
- En polarisation linéaire, le champ électrique oscille le long d'une ligne fixe, tandis qu'en polarisation circulaire, le champ a une magnitude constante mais tourne de manière régulière, traçant un cercle à mesure que l'onde avance ; la polarisation elliptique est le cas général intermédiaire.
- Pourquoi utiliser les paramètres de Stokes plutôt que les vecteurs de Jones ?
- Les vecteurs de Jones décrivent uniquement la lumière entièrement polarisée et cohérente, tandis que les paramètres de Stokes sont définis en termes d'intensités mesurables et peuvent également représenter la lumière non polarisée et partiellement polarisée.