偏光の光学的モデル

質問

偏光板の光学的モデルを考える場合、
ジョーンズベクトルやストークスベクトルで、
どういう設定をしようか迷っています。
「偏光、ジョーンズベクトル、ストークスベクトル」
についてやさしい説明をしていただける方、
お願いします。

回答No.1

noname#11476 · ベストアンサー

全部を説明するには絵も必要だし膨大な量になってしまいます。
ちゃんと理解するには本を探して勉強されることをお勧めします。

さて、簡単には、
１）偏光
光は電磁波です。電磁波は光の進行方向に対して垂直な２方向に磁場と電場が交互に振動しています。
（厳密にはある物質中では垂直ではなくなる）
また磁場と電場も直交しています。
通常光の偏光とはこの電場の方向を指します。直線偏光とはその偏光方向が一定の光で、円偏光はその偏光方向が絶えず回転している光を言います。

２）ジョーンズベクトル
これは比較的容易に理解できます。ある光があり、その偏光のｘ成分とｙ成分を
｜ｘ｜
｜ｙ｜
と書きます。ｘ，ｙは複素数で円偏光はｘとｙの実部と虚部の比率の違いによって表されます。
素子は４ｘ４行列となり、答えが得られます。ご質問の偏光子は、透過する方向がｘの時には、
｜１　　０｜
｜０　　０｜
と表されます。
３）ストークスパラメータ
ストークスベクトルはポアレンカ球の位置を表しており、この位置が偏光状態を表します。
説明ここで簡単に言葉で説明するにはやっかいなので詳細はお許し下さい。

目的に応じて２と３を使い分けます。簡単なのはＪｏｎｅｓＭａｔｒｉｘの方ですね。
どちらも使いこなすためには、基本的な概念をちゃんと数学的に理解しないとなかなか難しいですね。
結局、偏光を含む波の方程式をそのまま扱うのが面倒なので、数学的に簡単に扱う方法として生まれましたので。
（Jones Matrixなどはそのままｘ，ｙ方向の光の波の方程式の係数を表すようになっています。

では。

お礼

早速のご回答有難うございます。
大変わかりやすい説明で、大変助かりました。今後何かありましたらよろしくお願いします。