Матрица Мюллера и группа Лоренца

Я только что узнал о векторах Стокса и матрицах Мюллера для описания поляризованного света. В тексте, который я изучил, есть четкое ограничение для вектора Стокса С что С 0 2 "=" С 1 2 + С 2 2 + С 3 2 но не дается характеристика матриц Мюллера, они просто говорят, что это матричная 4 × 4 .

Очевидное ограничение состоит в том, что матрица Мюллера должна преобразовывать вектор Стокса в вектор Стокса. Из условия на вектор Стокса С 0 2 "=" С 1 2 + С 2 2 + С 3 2 мы видим, что матрица Мюллера должна быть кратна элементу группы О ( 3 , 1 ) .

Не могли бы вы указать мне какой-нибудь текст, где устанавливается связь между матрицами Мюллера и группой Лоренца? Я сделал быстрый поиск в Google и нашел много статей на эту тему. Поэтому я ищу краткое изложение проблемы.

Ответы (2)

Кандидат наук. Тезис:

Ханна Данстан Ноубл, «Корни матрицы Мюллера»

дает мягкое введение в концепции и

Хосе Дж. Хиль, «Характеристические свойства матриц Мюллера», JOSA A, 17 , стр. 328-334 .

выводит необходимые и достаточные условия для того, чтобы матрица была физической матрицей Мюллера.

Ситуация не так проста, как вы предполагаете, хотя группа р × С О ( 1 , 3 ) является важным специальным классом матриц Мюллера. Вы, кажется, забываете частично деполяризованный свет, который С 0 2 С 1 2 С 2 2 С 3 2 > 0 как строгое неравенство, и что теоретически некоторые системы могут уменьшать степень поляризации. Это правда, что если элемент оставляет идеально поляризованный свет идеально поляризованным, он должен отображать конус С 0 2 "=" С 1 2 + С 2 2 + С 3 2 самому себе, откуда вы можете вывести то, что уже знаете, что мы имеем дело с членом р × С О ( 1 , 3 ) .

Часто, когда люди используют матрицы Мюллера, а не матрицы Джонса, это происходит потому, что задействована деполяризация, которую первая может объяснить, а вторая - нет.

Однако то, что вы отмечаете в своем вопросе, сохраняется, когда сохраняется степень поляризации. Если мы допускаем и исключаем изотропный сдвиг по величине (например, при изотропном поглощении), то обработка исчисления Мюллера группой Лоренца становится вполне естественной и информативной.

Чарльз Браун и Аахут Бак разработали большую часть математики для понимания матриц Мюллера с этой точки зрения в 1990-х годах. Их письмо и математика со временем стали более элегантными, поэтому я рекомендую их статью 1999 года по этой теме .

Для более общего понимания матриц Мюллера, хотя и не связанного глубоко с групповыми симметриями, «Поляризованный свет и подход к матрицам Мюллера» Гиля и Осиковски также являются классикой.

Ссылки: Браун, К.С. и Бак, А.Е. (1999, октябрь). Общее преобразование Лоренца и его применение для получения и оценки матриц Мюллера поляризационной оптики. В « Поляризация: измерение, анализ и дистанционное зондирование II» (том 3754, стр. 65–74). Международное общество оптики и фотоники.