色散介质中的光学动量、自旋与角动量

我们研究了色散非均匀各向同性介质中结构化单色光场的动量、自旋与轨道角动量。在这个一般性问题中存在两个分歧：Abraham-Minkowski 困境，以及动力学（类 Poynting）图像与正则（自旋-轨道）图像的对比。我们证明了动力学 Abraham 动量描述了介质中波的能量通量与群速度。同时，我们引入了场的新型正则 Minkowsky 型动量、自旋与轨道角动量密度。这些量展现出相当自然的形式，类似于 Brillouin 能量密度，并且与先前考虑的形式化体系相比具有多重优势。我们将这一一般理论应用于金属-真空界面处的非均匀表面等离极化激元 (SPP) 波，并表明 SPP 携带与波矢 $k_{p} > \omega/c$ 成正比的“超动量”，以及一个可根据频率 $\omega$ 改变符号的横向自旋。