สถานะของโพลาไรเซชัน
สถานะโพลาไรเซชันของแสงระบุว่าเวกเตอร์สนามไฟฟ้าของแสงนั้นมีทิศทางและหมุนอย่างไร โดยจำแนกเป็นแบบเชิงเส้น แบบวงกลม หรือแบบวงรี
Definition
การระบุทิศทาง ความรี และทิศทางการหมุนที่เวกเตอร์สนามไฟฟ้าของคลื่นแสงวาดขึ้น พร้อมด้วยรูปแบบที่ใช้ในการแสดงและแปลงสถานะเหล่านี้
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการจำแนกและการแสดงทางคณิตศาสตร์ของสถานะโพลาไรเซชัน ซึ่งรวมถึงโพลาไรเซชันเชิงเส้น โพลาไรเซชันวงกลม และโพลาไรเซชันวงรีในฐานะกรณีพิเศษของสถานะวงรีทั่วไป การแยกองค์ประกอบของสถานะใดๆ ออกเป็นองค์ประกอบตั้งฉากกัน แคลคูลัสของเวกเตอร์โจนส์และเมทริกซ์โจนส์สำหรับแสงโพลาไรซ์เต็มที่ พารามิเตอร์สโตกส์และเมทริกซ์มุลเลอร์สำหรับแสงโพลาไรซ์บางส่วน ระดับของโพลาไรเซชัน และภาพทางเรขาคณิตที่แสดงโดยทรงกลมปวงกาเร่ โดยจะสร้างภาษาเชิงพรรณนาที่ใช้ตลอดในทัศนศาสตร์โพลาไรเซชัน
Core questions
- โพลาไรเซชันเชิงเส้น วงกลม และวงรีมีความสัมพันธ์กันอย่างไร?
- สถานะโพลาไรเซชันแสดงด้วยเวกเตอร์โจนส์หรือพารามิเตอร์สโตกส์ได้อย่างไร?
- ระดับของโพลาไรเซชันคืออะไร และอธิบายโพลาไรเซชันบางส่วนได้อย่างไร?
- ทรงกลมปวงกาเร่แสดงภาพสถานะโพลาไรเซชันได้อย่างไร?
Key concepts
- โพลาไรเซชันเชิงเส้น
- โพลาไรเซชันวงกลม
- โพลาไรเซชันวงรี
- เวกเตอร์โจนส์
- พารามิเตอร์สโตกส์
- ระดับของโพลาไรเซชัน
- ทรงกลมปวงกาเร่
- องค์ประกอบโพลาไรเซชันตั้งฉาก
Key theories
- แคลคูลัสโจนส์สำหรับแสงโพลาไรซ์
- สนามที่โพลาไรซ์เต็มที่แสดงด้วยเวกเตอร์โจนส์เชิงซ้อนสององค์ประกอบ และแต่ละองค์ประกอบด้วยเมทริกซ์โจนส์ ดังนั้นสถานะเอาต์พุตจึงหาได้จากการคูณเมทริกซ์ ซึ่งให้พีชคณิตที่สมบูรณ์สำหรับทัศนศาสตร์โพลาไรเซชันแบบอาพันธ์
- พารามิเตอร์สโตกส์และทรงกลมปวงกาเร่
- พารามิเตอร์สโตกส์จริงที่วัดได้สี่ตัวอธิบายสถานะใดๆ รวมถึงโพลาไรเซชันบางส่วน เมื่อทำให้เป็นมาตรฐานแล้ว พารามิเตอร์เหล่านี้จะถูกแมปไปยังพื้นผิวและภายในของทรงกลมปวงกาเร่ ซึ่งให้การแสดงทางเรขาคณิตที่เข้าใจง่าย
Clinical relevance
การระบุลักษณะสถานะโพลาไรเซชันเป็นพื้นฐานของการสร้างภาพที่ไวต่อโพลาไรเซชันของเนื้อเยื่อที่มีคุณสมบัติการหักเหสองแนว เช่น คอลลาเจน กล้ามเนื้อ และชั้นใยประสาทจอประสาทตา ซึ่งการเปลี่ยนแปลงสถานะจะเผยให้เห็นข้อมูลโครงสร้างและพยาธิสภาพ
History
สโตกส์ได้นำเสนอพารามิเตอร์ทั้งสี่ของเขาในปี 1852 เพื่อจัดการกับแสงโพลาไรซ์บางส่วน และต่อมาปวงกาเร่ได้ให้การตีความทางเรขาคณิตบนทรงกลมที่ตั้งชื่อตามเขา โจนส์ได้พัฒนาแคลคูลัสเมทริกซ์ของเขาสำหรับแสงโพลาไรซ์เต็มที่ในชุดบทความตั้งแต่ปี 1941 ซึ่งเป็นการเติมเต็มรูปแบบมาตรฐาน
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Henri Poincaré
- R. Clark Jones
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- ความแตกต่างระหว่างโพลาไรเซชันวงกลมและเชิงเส้นคืออะไร?
- ในการโพลาไรเซชันเชิงเส้น สนามไฟฟ้าจะสั่นตามแนวเส้นคงที่ ในขณะที่การโพลาไรเซชันวงกลม สนามมีความเข้มคงที่แต่หมุนอย่างต่อเนื่อง โดยวาดเป็นวงกลมเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปข้างหน้า; โพลาไรเซชันวงรีเป็นกรณีทั่วไปที่อยู่ระหว่างกลาง
- เหตุใดจึงใช้พารามิเตอร์สโตกส์แทนเวกเตอร์โจนส์?
- เวกเตอร์โจนส์อธิบายเฉพาะแสงโพลาไรซ์เต็มที่และอาพันธ์เท่านั้น ในขณะที่พารามิเตอร์สโตกส์ถูกกำหนดในแง่ของความเข้มที่วัดได้ และสามารถแสดงแสงที่ไม่มีโพลาไรซ์และโพลาไรซ์บางส่วนได้เช่นกัน