движется ли фотон по спирали в оптическом вихре?

Волновой фронт оптического вихревого пучка спиральный. Означает ли это, что фотон движется по винтовой траектории? При фокусировке оптического вихревого пучка на экран наблюдается кольцевое кольцо с темным центром. Если я возьму только небольшую дугу этого кольца, заблокирую остальную часть кольца и позволю ему распространяться, увижу ли я, что луч света действительно следует по спиральной траектории? Как это произойдет? Конечно, оптический вихревой луч имеет орбитальный угловой момент, но все же для меня это не имеет смысла. Как фотон должен двигаться по винтовой траектории?

Фотоны вообще не путешествуют. Фотон — это просто квантовое число, принадлежащее возбуждению квантового поля.

Ответы (1)

Нет, фотоны движутся не по спирали, они движутся по прямой линии, но с фазовой задержкой, которая зависит от положения. Глядя поперек волнового фронта луча, можно увидеть фазовую задержку, которая зависит от полярного угла. θ вокруг оси луча.

Если мы возьмем комплексную амплитуду простой винтовой моды как ζ ( р , θ , г ) "=" ты ( р , г ) е − я к г е я л θ где ты ( р , г ) амплитуда на радиусе р , г - расстояние, пройденное лучом, к волновое число и л является фиксированным целым числом. е я л θ часть показывает, что единственная особенность луча - это фиксированная фазовая задержка, которая зависит от θ .

Конечно, когда мы распространяем весь луч, фаза изменяется с г как и любой другой луч. Если мы построим линию, когда фазовый сдвиг по модулю равен нулю, это будет трассировка спирали, отсюда и название.

хорошо, понял. Значит ли это, что если я возьму небольшую дугу кольцевого кольца и позволю ей распространяться, она не будет следовать по винтовой траектории, а будет распространяться как обычный луч?
Да, это правильно
Хотя кольцо является собственной функцией преобразования Фурье, а его малая дуга - нет, поэтому малая дуга не останется неизменной при распространении...
Почему центр луча темный в вихревом луче? Я где-то читал, что это потому, что в центре свет со всей фазой от 0 до 2pi накладывается, что дает результирующий нуль. Но если это так, то для оптического вихревого пучка с дробным топологическим зарядом не должно быть темного ядра, потому что тогда в ядре будет присутствовать не вся фаза. пожалуйста, выскажите свое мнение. @docPhil
Если фотоны движутся по прямой линии, то как фотоны на внутреннем диаметре вихря узнают, что они претерпевают изменение немного быстрее, чем фотоны на внешнем диаметре? Более того, «изменение» в этом контексте не будет синусоидальным. Я думаю, что фотоны движутся по спирали.
«Фотоны движутся по прямой линии» так же вводит в заблуждение, как и «фотоны движутся по спирали». Собственные состояния импульса (например, плоские волны) являются единственными модами с определенным импульсом (направлением), а любая другая конфигурация поля является суперпозицией таких состояний (и, следовательно, не имеет определенного направления).
@Punk_Physicist справедливое замечание. Возможно, я слишком упростил свой ответ. То, от чего я пытался уйти, — это картина фотона, волшебно пробивающегося сквозь пространство.
@docPhil, честно говоря, эту концепцию сложно выразить простым способом. Я думаю, что это очень похоже на концептуальные трудности с атомными волновыми функциями. Для ℓ≠0 собственных состояний атома электрон явно имеет ненулевой орбитальный угловой момент, но неясно, можно ли сказать, что существует какое-либо реальное угловое движение, потому что состояния «стационарны».
движется ли фотон по спирали в оптическом вихре?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v