关于光学活性的一种启发性观点

受近期关于手性介质中菲涅耳光学活性现象学描述不自洽这一发现的启发，我们对平面光波偏振的本质进行了深入探究。我们证明光的偏振是其被称为准自旋的量子力学性质的反映。出乎意料地，准自旋相对于实验室坐标系并非可观测量，而是相对于依赖于动量的局部坐标系的可观测量。准自旋的表示算符为泡利矩阵。波函数是琼斯矢量。为完全确定一个偏振态，需要两类不同的自由度。一类是刻画准自旋态的自由度，即斯托克斯参数——琼斯矢量所描述态中泡利矩阵的期望值。另一类是指定局部坐标系（包括传播方向及绕其旋转的一个角度）的自由度。相应地，存在两种改变偏振态的独立机制。其一是在固定局部坐标系中改变准自旋态，这是可表达为琼斯矢量 SU(2) 旋转的传统机制。其二是改变局部坐标系而准自旋态在其中保持固定。最后，我们表明正是这新发现的机制解释了光学活性。