变为右旋圆偏振光.PPT

Company Logo LOGO 光 子角动量 (Photon Angular Momentum) 应物91班 王涛 Your site here Company Logo 1、Planck 量子假设（1900） 2，Albert Einstein 光量子（1905）光电效应 3，Compton Scatter （1923） 4，QED，光子是传递电磁相互作用的媒介粒子 History of photon 折射，干涉，衍射 光速c，波长λ 频率ν=c/ λ 波动性 能量E=h ν 动量p=E/c 动质量m0=E/c^2 也有角动量！ 粒子性 波粒二象性 德布罗意假设没有把光子角动量包括在其中，也许是该方程的缺陷吧 Company Logo Photon angular momentum 光子是波色子，具有固有的角动量 h 光子角动量方向与电矢量旋转方向组成右手螺旋 光的偏振态由光子的角动量方向决定： 右旋圆偏振光（角动量为-h） 左旋圆偏振光（角动量为+h） 左旋和右旋圆偏振光是光的二种基本的本征偏振状态。 线偏振光可以看作左旋和右旋圆偏振态以相同的比例叠加，这时光子在光传播方向上的投影取 和 的几率相同，因而平均自旋角动量为零。 一般偏振光即椭圆偏振光可以看成是不同比例的左旋和右旋圆偏振光的叠加，平均自旋角动量不为零。 Your site here Company Logo Experience R.A.Beth 于1936年第一次在实验上观察光致旋转现象 Your site here Company Logo 一束左旋圆偏振光束通过由细丝悬挂着的半波片，这种左旋圆偏振光的每个光子携带有 角动量，当它通过半波片以后，变为右旋圆偏振光，这意味着，波片从一个光子那里得到了 的角动量。这样，由光束（或光子流）的强度即可算得在单位时间里传给该波片的角动量，即施加在波片上的扭力矩，它使物体在光的作用下产生旋转。 Your site here Company Logo Theorem 在波动光学的框架下，Maxwell方程的描述是完备的，但Maxwell方程不能描述光的粒子属性 用量子场论可以描述光的粒子属性，并解释了为什么光子有整数自旋（即角动量为h 量子场论和Maxwell方程并不矛盾，事实上，光的量子场理论是Maxwell方程的二次量子化表示。 Your site here Company Logo 麦克斯韦方程描述的是矢量场，对矢量场量子化必然得到自旋为1的场量子 此处正如薛定谔方程，在相对论情况下，得到的对称形式的Dirac方程，从Dirac方程自然漂亮的得到电子自旋1/2(即角动量为1/2h)的结论一样 Your site here Company Logo 下面简介一下相对论量子力学(Dirac Equation) 的建立 1,Klein-Gordon Equation 非相对论质能关系 方程作用于波函数 并进行一次量子化：p ,E 得到Shrodinger Equation Your site here Company Logo 相对论质能方程 记号 上式变为 引入d’Alembert算符 上式作用于波函数 作一次量子化（同前），可以得到 Your site here Company Logo ——Klein-Gordon Equation 可以带入平面波解进行检验 得到相对论质能方程 Your site here Company Logo 2，Dirac Equation 建立思想： Klein-Gordon Equation 不足之处是不是Lorentz协变的，故需建立1个相对论性自由粒子波函数的一阶方程，使得方程形式是Lorentz协变，它在无外场情况下于Klein-Gordon Equation 等价 Your site here Company Logo Dirac 将相对论质能方程中平方开出来 两边平方可得到 Your site here Company Logo 为了满足物理上时空不变的特性，要求 均为“常数算符” 上面方程组说明，只要找到合适的 就可以得到一组表象下得Dirac Equation 作一次量子化（同前），可