polarisationstillståndet

Polarisationstillståndet beskriver hur ljusets elektriska fält tippar och formar sin bana under en vågcykel. I ett homogent, monokromatiskt ljus kan polarisationsstillståndet representeras av en polarisationsellipse, vars riktning (polarisationsaxlarna) och ellipticitet anger hur fältet roterar och hur mycket avspeglande finstruktur det har. För helt polariserat ljus är polarisationsstillståndet entydigt och motsvarar ett specifikt vektorvärde i polarisationsrummet; för ofullständigt polariserat ljus består tillståndet av en blandning av olika polarisationskomponenter och kräver en statistisk beskrivning.

Matematiskt finns flera sätt att beskriva polarisationsstillståndet. För helt polariserat ljus används Jones-calculus, där ljuset representeras av en tvåkomponents vektor (Jones-vektorn) som innehåller amplituderna och fasskillnaderna för x- och y-komponenterna. För blandat eller partiellt polariserat ljus används Stokes-parametrarna I, Q, U och V, som ger total intensitet och skillnader mellan olika polarisationskomponenter. Den nedbrytning som ofta används är att graden av polarisation P definieras som P = sqrt(Q^2+U^2+V^2)/I, där P=1 motsvarar helt polariserat ljus och P<1 indikerar blandning av okontrollerade komponenter.

Poincaré-sfären används som en geometrisk representation. Pure polarisationsstillstånd ligger på ytan av sfären: linjär polarisering ligger längst ekvatorn, cirkulär polarisering vid polerna, medan elliptiskt polariserat ljus finns i övre och nedre delar av sfären. Blandade tillstånd visas som punkter inuti sfären, och storleken på vektorn speglar graden av polarisation.

Användningar och fenomen: polarisationsstillståndet bestäms och kontrolleras med polarisatorer och retarderande element som våglängdsplattor. Lättförståelse och kontroll av polariseringen är centralt inom kommunikation, högprecisionsmätningar, bild och spektroskopi samt astrofysik. Polarisationstillståndet kan förändras av brytning, spridning och anisotropa medier.