全反射条件下电磁场的动力学特征

电磁场的动力学特征包括能量、动量、角动量（自旋）和螺旋度。我们分析了当任意偏振的入射单色平面波发生全反射，并在光密度较低的介质中形成倏逝波时，这些动力学特征在两种透明且非色散介质平面界面附近的空间分布。基于近期支持在材料介质中采用 Minkowski 电磁动量定义的论证 [Phys. Rev. A 83, 013823 (2011); 86, 055802 (2012); Phys. Rev. Lett. 119, 073901 (2017)]，我们推导了两种介质中动力学特征的显式表达式，并特别关注它们在界面处的行为。特别地，我们描述了垂直于入射面的“非常”自旋和动量分量，并进行了不包含奇异项的规范（自旋-轨道）动量分解。场能量、螺旋度、自旋动量和轨道动量分量处处正则，但在界面处经历不连续性；平行于界面的自旋分量是连续的，这证明了所采用的 Minkowski 图像的一致性。结果为非均匀介质中分离空间和偏振自由度的电磁动量分解提供了一个有意义的例子，并可用于工程化设计用于光学分选、调度和微操纵的结构化场。