全反射条件下基于 Abraham 定义的光场动量与自旋
摘要
本备忘录包含一组公式，描述了当入射单色平面波被全反射时，由平面界面分隔的介电介质中形成的光场的电磁能量、动量和自旋分布。这些公式基于 Abraham 动量定义，并包括动量分解为轨道（正则）部分和自旋部分，以及电贡献和磁贡献的显式对偶对称分离。本材料于 2013 年 2 月准备，但由于与尖锐界面相关的自旋和轨道动量表达式中奇异项的物理解释存在困难，未能最终定稿和发表。与此同时，已明确“朴素”的 Abraham 方法对于此问题是不正确的，非均匀介质中的电磁自旋和动量由基于 Minkowski 范式的更精细关系更好地表征 [参见，例如，Phys. Rev. A 83, 013823 (2011); 86, 055802 (2012); arXiv:1706.05493]。在全反射情形下，这种基于 Minkowski 的描述最近在 arXiv:1706.06263 中得到了说明，因此本材料主要具有历史意义。然而，将其公之于众似乎是有益的，至少可与近期改进的方法进行比较并作为合适的参考。最后一节处理了 Mie 粒子在倏逝波中受到的 ponderomotive 作用，这部分独立于 Abraham-Minkowski 争议。数值计算保持其有效性，并且将各种力和力矩分量与光动量和自旋的相应分量关联起来在 Minkowski 图景中仍然是合法的。最后一节的结果部分用于其他已发表的工作 [例如，Nature Commun. 5, 3300 (2014)]。
引用
@article{arxiv.1710.01561,
title = {Abraham-based momentum and spin of optical fields under conditions of total reflection},
author = {Aleksandr Bekshaev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.01561},
year = {2017}
}
备注
17 pages, 4 figures. This memo presents the Abraham counterparts of the correct Minkowski expressions for the field dynamical characteristics in the total-reflection situation