天文偏振计

天文偏振计测量天体光源的偏振，揭示仅凭强度无法显示的磁场、散射几何形状和尘埃特性。

Definition

天文偏振计是一种确定入射光偏振状态的仪器，通常通过在探测器前方结合一个延迟器和一个偏振分析器，并测量偏振调制时信号如何变化来工作。

Scope

本主题涵盖描述偏振的斯托克斯参数、用于分析偏振的光学元件（如波片、偏振器和沃拉斯顿棱镜）、抑制系统误差的调制技术、成像和光谱偏振测量，以及测量通常远低于百分之一的偏振度的校准挑战。

Core questions

• 偏振编码了哪些物理信息？
• 如何测量光的偏振状态？
• 为什么调制对于精确偏振测量很重要？
• 什么限制了偏振测量的精度？

Key theories

斯托克斯参数

光的偏振状态由四个斯托克斯参数完全描述，偏振计通过测量通过不同延迟器和分析器组合的强度来恢复这些参数。

调制和差分测量

快速切换波片或使用双光束分析器可以差分测量偏振信号，从而消除许多仪器和大气系统误差。

仪器偏振和校准

望远镜和仪器光学器件会引入虚假偏振，必须使用偏振和非偏振标准星对其进行表征，以恢复真实的源偏振。

Clinical relevance

偏振测量法可绘制星际和恒星磁场图，追踪星云和星周盘中尘埃颗粒的排列和散射，诊断喷流中的同步辐射，并探测未分辨源的几何形状，补充了成像和光谱学。

History

天文偏振测量法起源于20世纪中叶对星光偏振的早期视觉和摄影测量，这些测量揭示了星际尘埃的排列。光电偏振计和后来的阵列偏振计，以及调制技术，将精度提高到研究磁场和微弱偏振信号所需的水平。

Key figures

• John Tinbergen
• David Clarke

Seminal works

• tinbergen1996
• clarke2010

Frequently asked questions

为什么要测量星光的偏振？

偏振源于尘埃散射、磁场对颗粒的排列以及同步辐射等过程。测量它可以揭示磁场方向、散射物质的几何形状以及发射的性质，这些信息仅凭光源的亮度和颜色无法提供。

为什么偏振测量被认为技术要求很高？

天文偏振信号通常只有百分之几，小于许多仪器效应。可靠地测量它们需要调制信号、使用双光束分析器，并仔细校准望远镜本身引入的偏振。