¿Cómo podemos describir la polarización (de luz) de un ángulo arbitrario?

Question

En una óptica de laboratorio, donde todos óptica vigas bastante residen en un plano, es bastante simple de describir (lineal) de las polarizaciones vertical u horizontal (o s y p).

Cuando empezamos a hablar sobre la luz que viene desde cualquier ángulo (es decir, desde cualquier posición en el cielo), ahora tenemos una base de estados de polarización en cada posición en el cielo.

A mí me parece que esto requiere de un campo de vectores en la esfera; y sabemos que no continua, distinto de cero campo de vectores en la esfera existe (el peludo teorema de la bola). Uno puede intentar el uso paralelo de transporte para mover una base de vectores de polarización de una posición a otra, pero está claro que este es el camino-dependiente y también conduce a inconsistencias.

¿Cómo se resolvió esto?

¿Tiene sentido comparar las polarizaciones de la luz proveniente de dos direcciones diferentes?

Answer 1

Usted no necesita un campo de vectores en la esfera - usted necesidad justa de los vectores. Los vectores no tienen ningún intrínseca ubicación, a sólo una dirección y una magnitud.

La polarización de la luz es independiente de la dirección de propagación de la luz. Vamos a examinar esto con un sencillo experimento:

Considere la posibilidad de un ideal de avión láser de onda del haz, haz 1, que se propaga en el z-dirección y golpear a una pantalla de distancia. Otro haz exactamente con la misma intensidad y longitud de onda, haz 2, llega a la pantalla en el mismo punto, pero desde un ángulo diferente. Tanto las vigas son polarizadas verticalmente, es decir, su dirección de E-vectores apuntan en la xde la dirección.

En el punto donde estos haces de golpe la pantalla, usted podrá observar franjas de interferencia, que va a ir todo el camino hacia abajo a cero, la intensidad de sus más oscuros puntos. Esto es debido a que el x-polarizado componentes del campo eléctrico interferir el uno con el otro. Además de los x-componentes, no hay y o z-componentes para interferir.

Ahora piense en la misma situación de nuevo, pero con los dos vigas polarizada horizontalmente. Es decir, el E-campo de cada una de las vigas puntos en ángulos rectos a la dirección de propagación del haz, y se encuentra en la yz-plano.

Sin embargo, las polarizaciones no son los mismos, a pesar de que son conocidos como "p-polarizada". (Al menos eso espero -- nunca recuerdo cual es s y que p.) Haz 1 E-puntos de campo puramente en el y-dirección, pero haz 2 E-campo tiene una función de y y z-componente, ya que he dibujado en la viga en la ilustración.

En el punto donde estos haces de golpe la pantalla, el y-componentes de los campos eléctrico interferir, una vez más, la producción de franjas de interferencia. Sin embargo, a pesar de que tanto haces' amplitudes son iguales, ylos componentes no son iguales, por lo que las partes oscuras de la periferia no ir todo el camino hacia abajo a cero de intensidad.

Así que usted puede ver, la polarización de los vectores de polarización de los vectores, no importa en qué dirección vienen. Igualmente válida, usted puede definir sus ejes de coordenadas de acuerdo a la dirección de propagación del haz de 2, así que haz 1 llegó a un ángulo en su lugar, y todavía llegan al mismo resultado. Específicamente, esto significa que usted no necesita preocuparse acerca de transporte paralelo.

Answer 2

Seguro, usted puede expresar el vector de polarización en términos de un sistema de coordenadas Cartesianas, o cualquier sistema de coordenadas que te gusta. Esto requiere que la polarización de los vectores que están obligados a ser perpendicular a la luz del impulso, $\vec{k}\cdot\vec{\epsilon}=0$.

No estoy seguro de entender la base (sin juego de palabras) de su objeción, sin embargo. Hay una particular situación física que tiene en mente en el que este problema podría surgir?

Normalmente lo que es importante que la luz que proviene de una amplia gama de ángulos, por ejemplo, con gafas de sol, es cuánto de ello es polarizada horizontalmente y cuánto está polarizada verticalmente, con lo que se puede dividir el vector de polarización en una componente vertical y un componente en el 2D plano horizontal.