Метод определения параметров с помощью электромагнитной теории предложен Уолкером в 1954 г. Трудность такого описания заключается в том, что свет, с одной стороны, должен быть достаточно монохроматичным, чтобы в любой момент существовал определенный фазовый угол между мгновенными скалярными компонентами и электрического поля, а с другой стороны – достаточно немонохроматичным, чтобы было возможно неполяризованное состояние, когда угол меняется случайным образом в течении времени наблюдения. (Угол определяется так, что при π > δ > 0 направление вращения правое, а при -π < δ <0 – левое.)

В этом случае справедливы следующие выражения (угловые скобки обозначают усреднение по времени)

S₀ = <E_x² + E_y²>
S₁ = <E_x² + E_y²> = 0
S₂ = <2E_xE_ycosδ>
S₃ = <2E_xE_ysinδ>

Как и раньше, все четыре параметра имеют размерность интенсивности, а параметры S₁,S₂,S₃ могут быть положительными, отрицательными или равными нулю.

Часто, для характеристики состояния поляризации пучка достаточно знать относительные величины. Разделим все составляющие вектора-параметра Стокса на величину первого (полную интенсивность, мощность пучка) и получим нормированный вектор Стокса. Таким образом, первоначальный вектор {4; 0; 2; 0} становится нормированным {1; 0; 0,5; 0}, если все его элементы разделить на 4. В дальнейшем нормированный вектор Стокса будем обозначать как {1; q; u; v}.