Параметры Стокса. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Параметры Стокса - параметры, используемые для описания состояния поляризации эл--магн. волн. Введены Дж. Г. Стоксом (G. G. Stokes) в 1852.

Идеальная плоская монохроматич. волна в общем случае поляризована эллиптически. Состояние её поляризации обычно описывают, задавая направление колебаний электрич. поля. Если волна распространяется перпендикулярно плоскости рисунка в направлении от нас (ось Oz), a

- угол между большой осью эллипса и осью Оу, r - единичный вектор по оси Ох, l - единичный вектор по оси Оу, то электрич. поле волны можно записать в виде

, где Е_T и Е_l - комплексные амплитуды,

, E_l =

. Здесь

и а; - амплитуды соответствующих колебаний, а

- их фазовые сдвиги. Реально измеряются величины

- разность фаз колебаний по осям l и r. Вдоль большой и малой осей эллипса введём единичные векторы р и q и представим поле Е в виде:

где

- фазовый угол,

- длины большой и малой осей эллипса, величина а² характеризует интенсивность пучка. Отношение осей эллипса - степень эллиптичности пучка - задаётся

. Описать эллиптически поляризованную волну можно с помощью разл. групп четырёх параметров. Это либо

, либо а_r, a_l,, либо

каждая из этих групп легко выражается через другую.

Однако использование любой группы параметров для характеристики поляризации излучения неудобно, в частности трудности возникают при сложении пучков.

Состояние поляризации светового пучка удобно описывать с помощью параметров Стокса, к-рые определяются ф-лами

Параметры Стокса представляют собой столбец-вектор:

Параметры Стокса можно записать также в виде строки {S₁S₂S₃S₄}. С точностью до пост. множителя эти величины имеют размерность интенсивности света, т. е. подобны Пойнтинга вектору . Параметры Стокса содержат полную информацию об интенсивности, степени и форме поляризации пучка. Для плоской волны параметры Стокса легко представить через геом. характеристики:

В этом случае независимых параметров только три, т. к. .С помощью предыдущих ф-л т.к.

по параметрам Стокса плоской волны легко определить величины, задающие направление колебаний Е по осям l и r или р или q, т. е. восстановить поле.

Реальный световой пучок представляет собой суперпозицию огромного числа независимых мод поля излучения, быстро сменяющих друг друга со случайными фазами и направлениями колебаний. Параметры Стокса суммарного пучка равны суммам параметрам Стокса отд. пучков:

Это свойство параметров Стокса используется в оптике. Первый параметр Стокса - это интенсивность света. Часто применяются нормированные параметры Стокса,

, т. к. они безразмерные величины

. Если а_r = 0, то свет поляризован горизонтально и его нормированные параметры Стокса равны (1,1, 0,0). Если а_l = а_r и

=0, свет поляризован под углом 45° (1, 0, 1, 0) и т. д. Для неполяризов. света S₂ = S₃ = S₄ = 0. Все параметры реального пучка нетрудно определить с помощью анализатора и четвертьволновой пластинки. Существуют уже сосчитанные параметры Стокса для разных форм поляризации света [3]. При любом линейном оптич. процессе (рассеянии, отражении, преломлении на к--л. поверхности) параметры Стокса падающего пучка

линейно преобразуются в параметры Стокса вышедшего пучка S_i с помощью Мюллера матрицы

Литература по параметрам Стокса

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.