Вектор Стокса

Ве́ктор Сто́кса — вектор-стовпчик складений з чотирьох параметрів Стокса, що описують стан поляризації світла.

Параметри Стокса було введено 1852 року Джорджем Габріелем Стоксом як математично зручну альтернативу до опису стану поляризації частково поляризованого світла в термінах повної інтенсивності S, ступеня поляризації p та параметрів еліпсу поляризації — азимуту та еліптичності.

Означення

Сфера Пуанкаре

${\displaystyle \mathbf {S} ={\begin{bmatrix}S_{0}\\S_{1}\\S_{2}\\S_{3}\\\end{bmatrix}}}$

${\displaystyle S_{0}=I}$

${\displaystyle S_{1}=pI\cos \,2\psi \cos \,2\chi }$

${\displaystyle S_{2}=pI\sin \,2\psi \cos \,2\chi }$

${\displaystyle S_{3}=pI\sin \,2\chi }$

Параметри Стокса не є незалежними і завжди має місце нерівність: ${\displaystyle :S_{0}\geq {\sqrt {S_{1}^{2}+S_{2}^{2}+S_{3}^{2}}}.}$

Параметр ${\displaystyle S_{0}}$ визначає інтенсивність світла у той час як решта параметрів відповідають за опис стану поляризації електромагнітної хвилі.

Ступінь поляризації визначається наступним чином:

${\displaystyle p={\frac {\sqrt {S_{1}^{2}+S_{2}^{2}+S_{3}^{2}}}{S_{0}}}}$

Зручним наочним представленням стану поляризації світла за допомогою параметрів Стокса є сфера Пуанкаре.

Приклади

Нижче наведено приклади векторів Стокса для різних станів поляризації

${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\1\\0\\0\end{pmatrix}}}$	Лінійна поляризація(горизонтальна)
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\-1\\0\\0\end{pmatrix}}}$	Лінійна поляризація(вертикальна)
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\0\\1\\0\end{pmatrix}}}$	Лінійна поляризація (+45°)
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\0\\-1\\0\end{pmatrix}}}$	Лінійна поляризація (-45°)
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\0\\0\\-1\end{pmatrix}}}$	Лівоциркулярна
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\0\\0\\1\end{pmatrix}}}$	Правоциркулярна
${\displaystyle {\begin{pmatrix}1\\0\\0\\0\end{pmatrix}}}$	Повністю неполяризоване випромінювання

Посилання

• R.M.A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and polarized light, 4th ed., Elsevier, 1999,