Сфера Пуанкаре (физика)
Сфера Пуанкаре — двумерная сфера <math>S^2</math>, в декартовых координатах определяемая параметрами Стокса. В поляризационной оптике введена Анри Пуанкаре в 1892 году
[1]. В других разделах физики этой модели соответствует сфера Блоха. От гомологической трёхмерной сферы (homology sphere) в физике остается лишь база расслоения Хопфа — сфера Римана. Информация о третьем измерении (фаза колебаний) отбрасывается. Это проективное упрощение позволило изготовить модель расслоения фазового пространства поляризаций в виде шара, что дало возможность наглядно рассчитывать конкретные волновые процессы.[2]
В механике сфера Пуанкаре описывает состояния малых колебаний сферического маятника, фигуры Лиссажу одинаковой частоты. [3]
Построение
Каждой точке сферы приведём в соответствие лежащую на сфере малую ориентированную окружность с центром в этой точке. Параллельная проекция такой сферы на плоскость переведёт окружности во всевозможные эллипсы поляризации. Однако, каждый такой эллипс встречается два раза (что соответствует одинаковым колебаниям вектора напряжённости, но в противофазе). Сфера Пуанкаре может быть получена склеиванием пар точек главного меридиана, находящихся на одной параллели.
- Poincare sphere (top view).gif
- Poincare sphere front.gif
- Poincare sphere 3d.gif
Склеивание точек, соответствующих одинаковой поляризации. Показана только верхняя полусфера, соответствующая левым поляризациям. Азимутальный угол увеличивается вдвое. Тангенс угла восхождения также удваивается. [4]
Представление поляризованного света с помощью единственного комплексного числа получается стереографической проекцией сферы Пуанкаре на комплексную плоскость. [5]
См. также
Напишите отзыв о статье "Сфера Пуанкаре (физика)"
Примечания
- ↑ [www.archive.org/download/thoriemathmatiq00hurmgoog/thoriemathmatiq00hurmgoog.pdf Poincare H. Theorie Mathematique de la lumiere, vol. 2, Gauthiers-Villars, Paris, 1892], ch. 12.
- ↑ H. G. Jerrapd (1954). «[www.opticsinfobase.org/abstract.cfm?URI=josa-44-8-634 Transmission of Light through Birefringent and Optically Active Media: the Poincare Sphere]». JOSA 44 (8): 634-640.
- ↑ В.И. Арнольд. [bookfi.org/book/450207 Математические методы классической механики]. — изд. 3. — М., 1988. — С. 472. Гл. 2, пар. 5, Г. Пример 1. Малые колебания сферического маятника, Д. Пример 2. Фигуры Лиссажу. стр. 23-25.
- ↑ Шерклифф У. Поляризованный свет. — М.:Мир, 1965. — С. 264. Гл. 2. Современные методы описания поляризованного света, рис. на стр. 28.
- ↑ Аззам Р., Башара Н. (Azzam, Bashara). Эллипсометрия и поляризованный свет. — М.:Мир, 1981. — С. 584. Параграф. 1.8. Представление поляризованного света точками на сфере Пуанкаре, Рис. 1.22. на стр. 66.
Отрывок, характеризующий Сфера Пуанкаре (физика)
Только что началась игра, как из за Марьи Генриховны вдруг поднялась вспутанная голова доктора. Он давно уже не спал и прислушивался к тому, что говорилось, и, видимо, не находил ничего веселого, смешного или забавного во всем, что говорилось и делалось. Лицо его было грустно и уныло. Он не поздоровался с офицерами, почесался и попросил позволения выйти, так как ему загораживали дорогу. Как только он вышел, все офицеры разразились громким хохотом, а Марья Генриховна до слез покраснела и тем сделалась еще привлекательнее на глаза всех офицеров. Вернувшись со двора, доктор сказал жене (которая перестала уже так счастливо улыбаться и, испуганно ожидая приговора, смотрела на него), что дождь прошел и что надо идти ночевать в кибитку, а то все растащат.– Да я вестового пошлю… двух! – сказал Ростов. – Полноте, доктор.
– Я сам стану на часы! – сказал Ильин.
– Нет, господа, вы выспались, а я две ночи не спал, – сказал доктор и мрачно сел подле жены, ожидая окончания игры.
Глядя на мрачное лицо доктора, косившегося на свою жену, офицерам стало еще веселей, и многие не могла удерживаться от смеха, которому они поспешно старались приискивать благовидные предлоги. Когда доктор ушел, уведя свою жену, и поместился с нею в кибиточку, офицеры улеглись в корчме, укрывшись мокрыми шинелями; но долго не спали, то переговариваясь, вспоминая испуг доктора и веселье докторши, то выбегая на крыльцо и сообщая о том, что делалось в кибиточке. Несколько раз Ростов, завертываясь с головой, хотел заснуть; но опять чье нибудь замечание развлекало его, опять начинался разговор, и опять раздавался беспричинный, веселый, детский хохот.
В третьем часу еще никто не заснул, как явился вахмистр с приказом выступать к местечку Островне.
Все с тем же говором и хохотом офицеры поспешно стали собираться; опять поставили самовар на грязной воде. Но Ростов, не дождавшись чаю, пошел к эскадрону. Уже светало; дождик перестал, тучи расходились. Было сыро и холодно, особенно в непросохшем платье. Выходя из корчмы, Ростов и Ильин оба в сумерках рассвета заглянули в глянцевитую от дождя кожаную докторскую кибиточку, из под фартука которой торчали ноги доктора и в середине которой виднелся на подушке чепчик докторши и слышалось сонное дыхание.
– Право, она очень мила! – сказал Ростов Ильину, выходившему с ним.
– Прелесть какая женщина! – с шестнадцатилетней серьезностью отвечал Ильин.
Через полчаса выстроенный эскадрон стоял на дороге. Послышалась команда: «Садись! – солдаты перекрестились и стали садиться. Ростов, выехав вперед, скомандовал: «Марш! – и, вытянувшись в четыре человека, гусары, звуча шлепаньем копыт по мокрой дороге, бренчаньем сабель и тихим говором, тронулись по большой, обсаженной березами дороге, вслед за шедшей впереди пехотой и батареей.
Разорванные сине лиловые тучи, краснея на восходе, быстро гнались ветром. Становилось все светлее и светлее. Ясно виднелась та курчавая травка, которая заседает всегда по проселочным дорогам, еще мокрая от вчерашнего дождя; висячие ветви берез, тоже мокрые, качались от ветра и роняли вбок от себя светлые капли. Яснее и яснее обозначались лица солдат. Ростов ехал с Ильиным, не отстававшим от него, стороной дороги, между двойным рядом берез.
