Keadaan Polarisasi

Keadaan polarisasi cahaya menentukan bagaimana vektor medan listriknya berorientasi dan berotasi, diklasifikasikan sebagai linear, sirkular, atau elips.

Definition

Spesifikasi orientasi, eliptisitas, dan kiralitas yang dilacak oleh vektor medan listrik gelombang cahaya, bersama dengan formalisme yang digunakan untuk merepresentasikan dan mengubah keadaan ini.

Scope

Topik ini mencakup klasifikasi dan representasi matematis keadaan polarisasi. Ini mencakup polarisasi linear, sirkular, dan elips sebagai kasus khusus dari keadaan elips umum, dekomposisi setiap keadaan menjadi komponen ortogonal, kalkulus vektor Jones dan matriks Jones untuk cahaya terpolarisasi penuh, parameter Stokes dan matriks Mueller untuk cahaya terpolarisasi parsial, derajat polarisasi, dan gambaran geometris yang disediakan oleh bola Poincaré. Ini menetapkan bahasa deskriptif yang digunakan di seluruh optik polarisasi.

Core questions

• Bagaimana polarisasi linear, sirkular, dan elips saling terkait?
• Bagaimana keadaan polarisasi direpresentasikan oleh vektor Jones atau oleh parameter Stokes?
• Apa itu derajat polarisasi dan bagaimana polarisasi parsial dijelaskan?
• Bagaimana bola Poincaré memvisualisasikan keadaan polarisasi?

Key concepts

• polarisasi linear
• polarisasi sirkular
• polarisasi elips
• vektor Jones
• parameter Stokes
• derajat polarisasi
• bola Poincaré
• komponen polarisasi ortogonal

Key theories

Kalkulus Jones untuk cahaya terpolarisasi

Medan yang terpolarisasi penuh direpresentasikan oleh vektor Jones kompleks dua komponen dan setiap elemen oleh matriks Jones, sehingga keadaan keluaran ditemukan dengan perkalian matriks, memberikan aljabar lengkap untuk optik polarisasi koheren.

Parameter Stokes dan bola Poincaré

Empat parameter Stokes nyata yang dapat diukur menggambarkan setiap keadaan termasuk polarisasi parsial; dinormalisasi, mereka memetakan ke permukaan dan interior bola Poincaré, memberikan representasi geometris yang intuitif.

Clinical relevance

Karakterisasi keadaan polarisasi mendasari pencitraan sensitif polarisasi jaringan birefringent seperti kolagen, otot, dan lapisan serabut saraf retina, di mana perubahan keadaan mengungkapkan informasi struktural dan patologis.

History

Stokes memperkenalkan empat parameternya pada tahun 1852 untuk menangani cahaya terpolarisasi parsial, dan Poincaré kemudian memberikan interpretasi geometris pada bola yang dinamai menurut namanya. Jones mengembangkan kalkulus matriksnya untuk cahaya terpolarisasi penuh dalam serangkaian makalah mulai tahun 1941, melengkapi formalisme standar.

Key figures

• George Gabriel Stokes
• Henri Poincaré
• R. Clark Jones

Seminal works

• hecht2017
• bornwolf1999

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara polarisasi sirkular dan linear?

Dalam polarisasi linear, medan listrik berosilasi sepanjang garis tetap, sedangkan dalam polarisasi sirkular, medan memiliki magnitudo konstan tetapi berotasi secara stabil, melacak lingkaran saat gelombang bergerak maju; polarisasi elips adalah kasus umum di antaranya.

Mengapa menggunakan parameter Stokes daripada vektor Jones?

Vektor Jones hanya menggambarkan cahaya terpolarisasi penuh dan koheren, sedangkan parameter Stokes didefinisikan dalam hal intensitas yang dapat diukur dan dapat merepresentasikan cahaya tidak terpolarisasi dan terpolarisasi parsial juga.