Параметры Стокса — это набор величин, описывающих вектор поляризации электромагнитных волн, введенный в физику Дж. Стоксом в 1852 году[1]. Параметры Стокса являют собой альтернативу описанию некогерентного или частично поляризованного излучения в терминах полной интенсивности, степени поляризации и формы эллипса поляризации.
В случае плоской монохроматической волны параметры Стокса связаны с параметрами поляризационного эллипса следующим образом[2]:
Здесь и — большая и малая полуоси поляризационного эллипса, - угол поворота поляризационного эллипса относительно произвольной лабораторной системы координат, а - вспомогательный угол, определяемый из условия . Нетрудно заметить, что , и являются проекциями на некие координатные оси. В итоге независимыми являются всего три параметра Стокса, поскольку:
Параметры Стокса можно связать с величинами, непосредственно измеряемыми. Пусть и — амплитуды изменения вектора в двух произвольных ортогональных направлениях, а — разность фаз колебаний в этих направлениях. Тогда:
Выразим с помощью параметров Стокса линейную поляризацию. В этом случае разность фаз в любых ортогональных направлениях должна составлять , где — целое число. Тогда получаем
Если , то мы получим горизонтальную линейную поляризацию, если , то это будет вертикальная линейная поляризация.
В таблице приведены значения параметров Стокса для трех частных случаев
Поляризация | Параметры Стокса | |||
---|---|---|---|---|
Линейная | ||||
Правая круговая | ||||
Левая круговая |
Часто четыре параметра Стокса объединяют в один четырёхмерный вектор, именуемый вектором Стокса:
Вектор Стокса охватывает пространство неполяризованного, частично поляризованного и полностью поляризованного излучения. Для сравнения, вектор Джонса применим только для полностью поляризованного излучения, но более полезен для задач связанных с когерентным излучением.
Влияние оптической системы на поляризацию света падающего на неё излучения, заданного вектором Стокса, можно рассчитать с помощью преобразования Мюллера.
Ниже приведены векторы Стокса для некоторых простых вариантов поляризации света.
Горизонтальная поляризация | Вертикальная поляризация | Линейная поляризация (+45°) | Линейная поляризация (−45°) |
Правая круговая поляризация | Левая круговая поляризация | ||
Неполяризованный свет | |||
В квазимонохроматическом излучении присутствуют волны разных, хоть и близких частот. Пусть и — мгновенные амплитуды в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Тогда параметры Стокса задаются следующими выражениями[3]:
Для определения параметров Стокса введем интенсивность колебаний в направлении, образующим угол с направлением осью Ox, когда их y-компонента запаздывает на величину по отношению к x-компоненте. Тогда
В отличие от монохроматического излучения, в квазимонохроматическом случае параметры Стокса независимы и связаны неравенством
Это неравенство можно объяснить, предположив, что квазимонохроматическое излучение состоит из полностью поляризованного и полностью неполяризованного излучения. На основе этого можно ввести степень поляризации:
Введем комплексную интенсивность линейно поляризованной волны
Можно показать, что при повороте поляризационного эллипса величины и остаются неизменными, а величины , и меняются следующим образом:
Благодаря этим свойствам параметры Стокса можно свести к трем обобщенным интенсивностям:
где — полная интенсивность, — интенсивность компоненты с круговой поляризацией, а — интенсивность линейно поляризованной компоненты излучения. Полная интенсивность поляризованного излучения будет , а ориентация и направление вращения определяются отношениями
Так как , а , то
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .