존스 행렬(Jones matrix)은 광학에서 빛의 편광 상태를 수학적으로 기술하기 위해 사용되는 2×2 행렬이다. 1941년 미국의 물리학자 로버트 클라크 존스(Robert Clark Jones)에 의해 고안되었다.
이 행렬은 완전히 편광된 빛이 편광자, 위상 지연판(retarder)과 같은 광학 소자를 통과할 때 발생하는 편광 상태의 변화를 계산하는 데 사용된다. 빛의 상태는 전기장의 진폭과 위상 정보를 담고 있는 2×1 열벡터인 존스 벡터(Jones vector)로 표현되며, 광학 소자의 특성은 존스 행렬로 표현된다. 입사광의 존스 벡터에 해당 광학 소자의 존스 행렬을 곱하면 소자를 통과한 후의 빛의 상태인 출사광의 존스 벡터를 얻을 수 있다.
존스 행렬은 결맞음(coherent)이 유지되는 완전히 편광된 빛의 전파를 다루는 데 유용하며, 계산 과정에서 복소수를 사용하여 위상 정보를 보존한다는 특징이 있다. 그러나 무편광(unpolarized) 또는 부분 편광(partially polarized)된 빛의 상태는 기술할 수 없다는 한계가 있다. 이러한 제한적인 경우에는 존스 행렬 대신 4×4 행렬인 뮬러 행렬(Mueller matrix)과 4차원 벡터인 스토크스 벡터(Stokes vector)를 사용하여 편광 상태를 분석한다.
