Estados de Polarização
O estado de polarização da luz especifica como o seu vetor de campo elétrico está orientado e gira, sendo classificado como linear, circular ou elíptico.
Definition
Uma especificação da orientação, elipticidade e quiralidade traçadas pelo vetor de campo elétrico de uma onda luminosa, juntamente com os formalismos utilizados para representar e transformar esses estados.
Scope
Este tópico abrange a classificação e a representação matemática dos estados de polarização. Inclui polarização linear, circular e elíptica como casos especiais do estado elíptico geral, a decomposição de qualquer estado em componentes ortogonais, o cálculo do vetor de Jones e da matriz de Jones para luz totalmente polarizada, os parâmetros de Stokes e as matrizes de Mueller para luz parcialmente polarizada, o grau de polarização e a representação geométrica fornecida pela esfera de Poincaré. Estabelece a linguagem descritiva utilizada em toda a ótica de polarização.
Core questions
- Como a polarização linear, circular e elíptica estão relacionadas?
- Como um estado de polarização é representado por um vetor de Jones ou por parâmetros de Stokes?
- Qual é o grau de polarização e como a polarização parcial é descrita?
- Como a esfera de Poincaré visualiza os estados de polarização?
Key concepts
- polarização linear
- polarização circular
- polarização elíptica
- vetor de Jones
- parâmetros de Stokes
- grau de polarização
- esfera de Poincaré
- componentes ortogonais de polarização
Key theories
- Cálculo de Jones para luz polarizada
- Um campo totalmente polarizado é representado por um vetor de Jones complexo de dois componentes e cada elemento por uma matriz de Jones, de modo que o estado de saída é encontrado por multiplicação de matrizes, fornecendo uma álgebra completa para a ótica de polarização coerente.
- Parâmetros de Stokes e a esfera de Poincaré
- Quatro parâmetros de Stokes reais e mensuráveis descrevem qualquer estado, incluindo polarização parcial; normalizados, eles mapeiam para a superfície e o interior da esfera de Poincaré, fornecendo uma representação geométrica intuitiva.
Clinical relevance
A caracterização dos estados de polarização é a base da imagem sensível à polarização de tecidos birrefringentes, como colágeno, músculo e a camada de fibras nervosas da retina, onde as mudanças de estado revelam informações estruturais e patológicas.
History
Stokes introduziu os seus quatro parâmetros em 1852 para lidar com a luz parcialmente polarizada, e Poincaré mais tarde deu-lhes uma interpretação geométrica na esfera que leva o seu nome. Jones desenvolveu o seu cálculo matricial para luz totalmente polarizada numa série de artigos a partir de 1941, completando os formalismos padrão.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- Qual é a diferença entre polarização circular e linear?
- Na polarização linear, o campo elétrico oscila ao longo de uma linha fixa, enquanto na polarização circular, o campo tem magnitude constante, mas gira continuamente, traçando um círculo à medida que a onda avança; a polarização elíptica é o caso geral intermediário.
- Por que usar os parâmetros de Stokes em vez dos vetores de Jones?
- Os vetores de Jones descrevem apenas luz totalmente polarizada e coerente, enquanto os parâmetros de Stokes são definidos em termos de intensidades mensuráveis e podem representar luz não polarizada e parcialmente polarizada também.