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Concept
Paramètres de Stokes
Résumé
Les paramètres de Stokes sont un ensemble de quatre valeurs qui décrivent l'état de polarisation d'une onde électromagnétique (dont notamment la lumière visible). Ils doivent leur nom à George Gabriel Stokes qui les a introduits en 1852.
Les paramètres sont souvent notés sous forme d'un vecteur, le vecteur de Stokes, et s'expriment en fonction de l'intensité totale du faisceau, son taux de polarisation et des paramètres liées à la forme de l'ellipse de polarisation. Ils permettent de décrire la lumière non polarisée, partiellement polarisée et totalement polarisée. En comparaison, le formalisme de Jones ne permet de décrire que la lumière totalement polarisée. De plus, cette représentation est particulièrement adaptée à l'expérience car chaque paramètre correspond à une somme ou une différence d'intensités facilement mesurables.
L'effet d'un système optique sur la polarisation de la lumière peut être déterminé en construisant le vecteur de Stokes pour la lumière incidente et en utilisant les matrices de Mueller pour obtenir le vecteur de Stokes de la lumière en sortie du système.
On rassemble habituellement les paramètres de Stokes dans un vecteur, le vecteur de Stokes :
On peut voir les paramètres de Stokes comme trois intensités généralisées.
l'intensité totale mesurée, strictement positive,
l'intensité de polarisation circulaire, qui peut être positive ou négative selon le sens de rotation,
l'intensité de polarisation rectiligne, nombre complexe qui rend compte de l'inclinaison de la direction de polarisation.
Pour une lumière cohérente et purement monochromatique, on peut montrer que
Pour un faisceau incohérent et partiellement polarisé, les paramètres de Stokes sont définis comme des valeurs moyennes. L'équation précédente devient alors une inégalité :
Le rapport est appelé taux de polarisation.
On peut donner plusieurs définitions des paramètres de Stokes selon la manière dont on décrit l'état de polarisation de la lumière.
Une onde plane monochromatique est caractérisée par son vecteur d'onde et les amplitudes complexes de son champ électrique et décrit dans une base .
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