Феноменологическое описание поляризации и запаздывания

В этой главе приведено базовое теоретическое описание методов модуляции поляризации, за которым следуют подробные примеры, показывающие, каким образом можно использовать эти методы для измерения множества различных физических параметров.

Теоретические основы. Феноменологическое описание поляризации и запаздывания.

Одним из наиболее важных свойств светового луча является тип его поляризации. Разрешенными видами поляризации являются линейная, эллиптическая или круговая. Любое электромагнитное излучение можно представить как совокупность составляющих, каждая из которых обладает определенным состоянием линейной поляризации. На рисунке представлен «мгновенный снимок» электрического поля с одной из основных плоских волновых компонент светового луча. Направление поляризации определяется как направление электрического поля, связанного с компонентой, которое перпендикулярно направлению распространения. Результатом усреднения по времени большого числа компонент, поля которых накладываются друг на друга, в дополнение к разрешенным видам поляризации, могут проявиться неполяризованные или частично поляризованные.

image73

Энергия, переносимая плоской волной, напрямую связана с квадратом электрического поля, связанного с волной. Это можно показать, вычисляя вектор Умова-Пойнтинга, определяющий энергию, переносимую волной. Решение плоской волны начинается с рассмотрения волнового уравнения Максвелла.

Анализ различных участков сферы в свете определения компонент вектора Стокса позволяет идентифицировать рассмотренные ранее состояния поляризации. Экватор сферы представляет линейные состояния поляризации; причем пересечением положительного направления оси х со сферой представлена чистая х-поляризация, а пересечением отрицательного направления оси х представлена чистая у-поляризация. Северный и южный полюсы сферы представляют свет с правой и левой круговой поляризацией соответственно. Далее, точки на северной полусфере представляют свет с правой эллиптической поляризацией, в то время как точки на южной полусфере представляют состояния левой эллиптической поляризации. Наконец, точки на одном меридиане (ф постоянно) представляют все эллиптические состояния поляризации с одинаковой

См. также:  Эффект фотоупругости

image74

Ориентацией, а точки на одной параллели (7 постоянно) представляют все эллиптические состояния поляризации с одинаковой эллиптичностью.

Благодаря тому, что все возможные состояния поляризации можно отобразить на поверхность сферы, можно легко увидеть, что любое состояние может быть преобразовано в любое другое состояние посредством двух вращений сферы: одного — на соответствующее и последующего второго вращения — на 27.