стокса параметры

СТОКСА ПАРАМЕТРЫ - 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 и - их фазовые сдвиги. Реально измеряются величины и - 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, и - 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 С. п., к-рые определяются ф-лами

С. п. представляют собой столбец-вектор:

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

В этом случае независимых параметров только три, т. к. .С помощью предыдущих ф-л т.к. по С.п. 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. С. п. суммарного пучка равны суммам С. п. отд. пучков:

Это свойство С. п. используется в оптике. Первый С. п.- это интенсивность света. Часто применяются нормированные С. п., , т. к. они безразмерные величины. Если а_r = 0, то свет поляризован горизонтально и его нормированные С. п. 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 С. п. для разных форм поляризации света [3]. При любом линейном оптич. процессе (рассеянии, отражении, преломлении на к--л. поверхности) С. п. падающего пучка линейно преобразуются в С. п. вышедшего пучка S_i с помощью Мюллера матрицы

Лит.: 1) Розенберг Г. В., Вектор-параметр Стокса, «УФН», 1955, т. 56, с. 77; 2) X ю л с т Г., Рассеяние света малыми частицами, пер. с англ., М., 1961; 3) Шерклифф У., Поляризованный свет, пер. с англ., М., 1965; 4) Ш и ф р и н К. С., Введение в оптику океана, Л., 1983. К. С. Шифрин.

   <<      Предметный указатель      >>