线性介电介质中电磁波的颤动、动量与自旋动力学
光学
2025-09-23 v4 量子物理
摘要
光在介电介质中的动量一直是一个长达一个世纪的争议，至今仍吸引着极大的兴趣。在折射率为 n 的线性介电介质中，根据 Abraham 的预测，动量应减小 n 倍，而根据 Minkowski 的预测则应增大相同的倍数。通过研究介电介质中电磁波与偶极子的耦合动力学，我们表明以 Lorentz 力表示的偶极子动量变化对应于 Abraham 动量，并由自旋投影动量矢量的期望值给出。另一方面，Minkowski 动量是通过对耦合 Hamiltonian 对角化导出的能量-动量色散关系，作为自旋投影动量矢量的大小获得的，并根据 Snell 定律决定折射方向。我们的模型还预测了一种由偶极子振荡介导的、由左旋和右旋波分量之间的螺旋度混合引起的类颤动振荡。这些内部波动力学可能通过波包运动或偏振敏感测量来观测。
引用
@article{arxiv.2505.22270,
title = {Zitterbewegung, momentum and spin dynamics of electromagnetic waves in linear dielectric medium},
author = {Adam B. Cahaya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.22270},
year = {2025}
}