非傍轴光束的角动量：轨道角动量对偏振的依赖性

我们证明了自由电磁场的动量密度分为两部分。一部分由于横向性条件对净动量无贡献。另一部分贡献了全部动量。与前一部分相关的角动量是自旋，与后一部分相关的角动量是轨道角动量。我们给出了用倒易空间中的电矢量表示的自旋和轨道角动量的表达式。用这样定义的自旋和轨道角动量研究了最近发表的一篇论文[Phys. Rev. A 78, 063831 (2008)]中描述的非傍轴光束的角动量。我们发现，轨道角动量除了依赖于$l$的项外，还依赖于两个全局量：由广义琼斯矢量表示的偏振和由单位矢量$\mathbf{I}$表示的新特征，而自旋仅依赖于偏振。我们得到了轨道角动量通过$\mathbf{I}$的影响对偏振的依赖性并进行了讨论。本文还应用了所得结果的一些方面。利用自旋来源于对净动量无贡献的动量密度这一事实，证明了不存在关于圆偏振平面波自旋的悖论。自旋和轨道角动量对偏振的依赖性被证明是傍轴拉盖尔-高斯光束的自旋通过高数值孔径聚焦转换为聚焦光束轨道角动量的根源。