Stokesparametere

Stokesparametere er et sett med fire tall som beskriver polarisationen til elektromagnetisk stråling. De ble introdusert av George Gabriel Stokes og kalles I, Q, U og V, eller som en stokesvektor S = [I, Q, U, V]^T. I er den totale intensiteten; Q og U beskriver lineær polarisasjon i to vinkler, og V beskriver sirkulær polarisasjon.

Graden av polarisasjon er P = sqrt(Q^2 + U^2 + V^2) / I. Linær polarisasjon kan beskrives med polvinkelen χ = (1/2) arctan(U/Q) og elliptisiteten/ε som beskriver polarisasjonens ellipse.

Definisjonene kan uttrykkes i termer av feltkomponenter: I = ⟨E_x^2⟩ + ⟨E_y^2⟩, Q = ⟨E_x^2⟩ − ⟨E_y^2⟩, U = ⟨2 E_x E_y cos δ⟩, V = ⟨2 E_x E_y sin δ⟩, hvor δ er faseforskjellen mellom E_x og E_y. Stokesparametrene er også relevante for hvordan polarisasjonen endres når måleretningen eller detektoren roteres.

Praktisk brukes Stokesparametere i polarimetri for å måle polarisasjonstilstanden til lys fra objekter som stjerner, planeter og jordoverflaten, i laboratorier og i fjernmåling. Instrumenter som polarisatorer og faseplater, ofte i kombinasjon med Mueller-matriseteori, gir S_out fra S_in og korrigerer for instrumentets respons.

Stokesparametere spiller en sentral rolle i astronomi, optikk og materialvitenskap, og gir innsikt i blant annet magnetiske felt, kornorientering og overflateegenskaper.