Polarisaatiotilan

Polarisaatiotila tarkoittaa valon sähköisen kentän värähtelyn geometriaa: se kuvaa, millä suunnalla sähkökenttä värähtelee ja miten komponenttien välinen vaihe eroaaa toisistaan. Puhtaasti polarisoidussa valossa sähköinen kenttä värähtelee järjestäytyneesti, kun taas osittain polarisoidussa tai polarisoitumattomassa valossa suunta ja vaihe ovat epävarmempia. Polarisaatiotilaa voidaan kuvata useilla tavoilla, joista yleisimmät ovat lineaarinen, elliptinen ja pyöreä polarisaatio.

Lineaarinen polarisaatio tarkoittaa, että E-kenttä värähtelee yhdessä suorassa linjassa. Elliptinen polarisaatio on yleinen muoto, jossa E-vektori piirtää ajan mittaan ellipsin; erityistapaus on pyöreä polarisaatio, jossa E-vektori kiertyy tasaisesti. Puhtaasti polarisoidusta valosta voidaan käyttää Jones-kirjastoa, jossa valo esitetään kaksikomponenttisena complex‑amplitudien muodossa. Esimerkiksi Jones-vektori [1, 0]^T kuvaa lineaarista polarisaatiota kohtisuorassa x-suunnan nähden, ja [1, i]^T kuvaa pyöreää polarisaatiota.

Osittain polarisoituneet ja epäpuhtaat valot kuvataan usein Stokes-parametreilla I, Q, U ja V; näillä määritetään kokonaisintensiteetti sekä polarisaation voimakkuus ja suunnan ominaisuudet. Polarisaatiotilaa voidaan myös kuvata Poincaré-spherellä, jossa jokainen piste vastaa tiettyä polarisaatiotilaa. Polarisaatiota mitataan ja sovelletaan muun muassa polarimetriassa, ellipsometriassa sekä erilaisissa optisissa sovelluksissa kuten viestinnässä, mikroskopiassa ja kalibroinnissa.