Состояния поляризации
Состояние поляризации света определяет ориентацию и вращение вектора его электрического поля, классифицируемое как линейное, круговое или эллиптическое.
Definition
Спецификация ориентации, эллиптичности и хиральности, описываемых вектором электрического поля световой волны, а также формализмы, используемые для представления и преобразования этих состояний.
Scope
Эта тема охватывает классификацию и математическое представление состояний поляризации. Она включает линейную, круговую и эллиптическую поляризацию как частные случаи общего эллиптического состояния, разложение любого состояния на ортогональные компоненты, исчисление векторов Джонса и матриц Джонса для полностью поляризованного света, параметры Стокса и матрицы Мюллера для частично поляризованного света, степень поляризации и геометрическое представление, обеспечиваемое сферой Пуанкаре. Она устанавливает описательный язык, используемый во всей поляризационной оптике.
Core questions
- Как связаны линейная, круговая и эллиптическая поляризация?
- Как состояние поляризации представляется вектором Джонса или параметрами Стокса?
- Что такое степень поляризации и как описывается частичная поляризация?
- Как сфера Пуанкаре визуализирует состояния поляризации?
Key concepts
- линейная поляризация
- круговая поляризация
- эллиптическая поляризация
- вектор Джонса
- параметры Стокса
- степень поляризации
- сфера Пуанкаре
- ортогональные компоненты поляризации
Key theories
- Исчисление Джонса для поляризованного света
- Полностью поляризованное поле представляется двухкомпонентным комплексным вектором Джонса, а каждый элемент — матрицей Джонса, так что выходное состояние находится путем матричного умножения, что дает полную алгебру для когерентной поляризационной оптики.
- Параметры Стокса и сфера Пуанкаре
- Четыре реальных, измеряемых параметра Стокса описывают любое состояние, включая частичную поляризацию; нормированные, они отображаются на поверхность и внутрь сферы Пуанкаре, обеспечивая интуитивное геометрическое представление.
Clinical relevance
Характеристика состояний поляризации лежит в основе поляризационно-чувствительной визуализации двулучепреломляющих тканей, таких как коллаген, мышцы и слой нервных волокон сетчатки, где изменения состояния выявляют структурную и патологическую информацию.
History
Стокс ввел свои четыре параметра в 1852 году для работы с частично поляризованным светом, а Пуанкаре позже дал им геометрическую интерпретацию на сфере, названной в его честь. Джонс разработал свое матричное исчисление для полностью поляризованного света в серии работ с 1941 года, завершив стандартные формализмы.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- В чем разница между круговой и линейной поляризацией?
- При линейной поляризации электрическое поле колеблется вдоль фиксированной линии, тогда как при круговой поляризации поле имеет постоянную величину, но равномерно вращается, описывая круг по мере распространения волны; эллиптическая поляризация является общим промежуточным случаем.
- Почему используются параметры Стокса вместо векторов Джонса?
- Векторы Джонса описывают только полностью поляризованный, когерентный свет, тогда как параметры Стокса определяются в терминах измеряемых интенсивностей и могут также представлять неполяризованный и частично поляризованный свет.