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[摘 要]本文用Stokes矢量描绘自然光，用米勒矩阵表示偏振元件，分析了自然光经过典型偏振光干涉实验装置后偏振状态的变化。并用Matlab软件进行数值模拟，验证了理论分析的正确性。与经典的电矢量分析法相比较，Stokes矢量分析法可以直接给出光强。
[关键词]斯托克斯矢量；偏振光；干涉
中圖分类号：O436 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0298-02
[Abstract]This paper use the Stokes vector to describe natural light，with miller matrix said polarization components，analysis of the natural light polarization state after a typical polarized light interference experiment device.By using Matlab software to carry on the numerical simulation，the correctness of the theoretical analysis is verified.Compared with classic electric vector analysis method，the Stokes vector analysis method can direct light intensity is given.
[Key words]Stokes vector；Polarized light；Interference
引言
斯托克斯参量是英国数学家兼物理学家G.G.stokes于1852年在关于部分偏振光的研究中首次引进的，此描述法用一组物理量纲完全相同的四个参量组成的一维矩阵来描述光波的强度和偏振信息。斯托克斯矢量不仅能描绘完全偏振光，也能描绘部分偏振光和自然光的特性。1948年，Muller在研究光与物体的相互作用时，发明了用于描绘偏振转换的米勒矩阵[1]。把描绘偏振光的斯托克斯矢量与描述器件特性的米勒矩阵结合起来，能解决光学系统中所有的偏振光传播问题，构成了矩阵光学的中心内容。现以偏振光干涉实验为例，分别经过理论分析和实验模拟，对比证明斯托克斯矢量法的正确性并体现出它的优越性。
1 理论分析
典型的偏振光干涉装置如图1示，设一束单位长度的自然光垂直入射到偏振片后，透振方向与波片光轴夹角为，波片为波片，透振方向与波片夹角为，和透振方向相互垂直，则通过偏振片的斯托克斯矢量为
2 计算机模拟实验
根据电矢量分析法经推导可得偏振干涉装置的光场合强度分布为[2]
该式与（4）式完全相同，说明采用斯托克斯矢量法得出的光强分布是正确的。
采用极坐标系，取，用Matlab软件进行数值模拟。当固定，从转到，模拟出的光场强度分布如图2示。
根据图2的干涉场分布模拟结果可以直观的看出：当时，检偏器旋转一周光场分别出现两次极大和两次极小，说明检偏器前的光为线偏振光；当，干涉场分布均匀，此时对应的光圆偏振光；根据模拟出干涉场分析，为其它值时为椭圆偏振光。该计算机模拟结果与上节中通过斯托克斯矢量法分析法得出的理论结果一致[3]。
3 结论
斯托克斯矢量包括四个参量，都具有强度的量纲。相应的米勒矩阵包括16个参量，看似较多但均是实数。斯托克斯矢量可直接给出强度，在涉及光强叠加问题时经常予以采用，在偏振分析中，如果只考虑光强，使用斯托克斯矢量法很方便，该描绘法经常用于椭偏术测量中。
参考文献
[1] 徐晓珊.偏振光斯托克斯参量的分振幅测量系统的设计与实验研究[D]. 浙江大学.2011.8.
[2] 姚启钧.光学教程.[M].北京：高等教育出版社，2002.7.P211-P245.
[3] 崔海瑛，杨瑞.偏振光实验的计算机模拟研究[J].大庆师范学院学报.2011，31（3）.92-96.
[关键词]斯托克斯矢量；偏振光；干涉
中圖分类号：O436 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0298-02
[Abstract]This paper use the Stokes vector to describe natural light，with miller matrix said polarization components，analysis of the natural light polarization state after a typical polarized light interference experiment device.By using Matlab software to carry on the numerical simulation，the correctness of the theoretical analysis is verified.Compared with classic electric vector analysis method，the Stokes vector analysis method can direct light intensity is given.
[Key words]Stokes vector；Polarized light；Interference
引言
斯托克斯参量是英国数学家兼物理学家G.G.stokes于1852年在关于部分偏振光的研究中首次引进的，此描述法用一组物理量纲完全相同的四个参量组成的一维矩阵来描述光波的强度和偏振信息。斯托克斯矢量不仅能描绘完全偏振光，也能描绘部分偏振光和自然光的特性。1948年，Muller在研究光与物体的相互作用时，发明了用于描绘偏振转换的米勒矩阵[1]。把描绘偏振光的斯托克斯矢量与描述器件特性的米勒矩阵结合起来，能解决光学系统中所有的偏振光传播问题，构成了矩阵光学的中心内容。现以偏振光干涉实验为例，分别经过理论分析和实验模拟，对比证明斯托克斯矢量法的正确性并体现出它的优越性。
1 理论分析
典型的偏振光干涉装置如图1示，设一束单位长度的自然光垂直入射到偏振片后，透振方向与波片光轴夹角为，波片为波片，透振方向与波片夹角为，和透振方向相互垂直，则通过偏振片的斯托克斯矢量为
2 计算机模拟实验
根据电矢量分析法经推导可得偏振干涉装置的光场合强度分布为[2]
该式与（4）式完全相同，说明采用斯托克斯矢量法得出的光强分布是正确的。
采用极坐标系，取，用Matlab软件进行数值模拟。当固定，从转到，模拟出的光场强度分布如图2示。
根据图2的干涉场分布模拟结果可以直观的看出：当时，检偏器旋转一周光场分别出现两次极大和两次极小，说明检偏器前的光为线偏振光；当，干涉场分布均匀，此时对应的光圆偏振光；根据模拟出干涉场分析，为其它值时为椭圆偏振光。该计算机模拟结果与上节中通过斯托克斯矢量法分析法得出的理论结果一致[3]。
3 结论
斯托克斯矢量包括四个参量，都具有强度的量纲。相应的米勒矩阵包括16个参量，看似较多但均是实数。斯托克斯矢量可直接给出强度，在涉及光强叠加问题时经常予以采用，在偏振分析中，如果只考虑光强，使用斯托克斯矢量法很方便，该描绘法经常用于椭偏术测量中。
参考文献
[1] 徐晓珊.偏振光斯托克斯参量的分振幅测量系统的设计与实验研究[D]. 浙江大学.2011.8.
[2] 姚启钧.光学教程.[M].北京：高等教育出版社，2002.7.P211-P245.
[3] 崔海瑛，杨瑞.偏振光实验的计算机模拟研究[J].大庆师范学院学报.2011，31（3）.92-96.