Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 99

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 93 94 95 96 97 98 < 99 > 100 101 102 103 104 105 .. 179 >> Следующая

8. То обстоятельство, что фотон существует только в состоянии движения со скоростью с, проявляется еще в том, что в любой системе отсчета для него есть только одно избранное направление— направление движения. На это направление и проектируется вектор спина фотона. А так как спин фотона s = 1, то казалось бы, что относительно этого направления спин может ориентироваться 2s 1 = 3 способами: в первом проекция спина направлена по движению, во втором против движения, в третьем равна нулю. В действительности третья возможность не осуществляется.
Не вдаваясь в подробности, заметим, что к этому заключению приводит опыт. Из поперечности электромагнитных волн следует, что для получения любой поляризации волны достаточно наложения только двух, а не трех волн с различными поляризациями. В согласии с принципом соответствия следует ожидать, что в квантовой теории для получения любого состояния фотона достаточно суперпозиции только двух независимых состояний его. Какие же состояния фотона могут быть приняты в качестве независимых? Для этого рассмотрим связь между поляризацией и спином фотона.
9. Понятие поляризации (как и всякое другое понятие) в фотонной теории лишено того ясного наглядного смысла, которым оно отличается в классической теории. Поскольку, однако, поляризация света существует и проявляется' на опыте, необходимо установить, что соответствует ей в фотонно и теории. Единственной направленной величиной, характеризующей внутренние свойства фотона, является спин. С другой стороны, в классической теории момент количества движения L волны, поляризованной по кругу, направлен по или против распространения волны. Поэтому естественно считать фотон поляризованным по кругу, если он находится в состоянии с определенным значением проекции спина на направление распространения. Если спин направлен в сторону распространения света, то поляризация фотона называется левой-, в противном случае ее называют правой 1).
¦) Такое определение правой и левой поляризаций соответствует тому, что принято в классической оптике. В квантовой электродинамике применяется противоположное соглашение: правой поляризации соответствует спин, направленный в сторону распространения фотона, левой — спин, направленный противоположно.
ЭФФЕКТ САДОВСКОГО И СПИН ФОТОНА
233
В классической оптике любая поляризация (линейная или эллиптическая) бегущей плоской волны может быть получена путем суперпозиции двух (когерентных) поляризованных по кругу плоских волн, распространяющихся в том же направлении, поляризация одной из которых правая, а другой левая. Так и состояние фотона с круговой поляризацией, распространяющегося в определенном направлении, следует рассматривать как его собственное состояние, которому соответствуют собственные значения проекции спина sz = +1, 0, —1. Путем линейной суперпозиции таких состояний может быть получен фотон любой поляризации. Но состояние с sz = 0 не осуществляется. Поэтому состояние фотона с любой поляризацией, распространяющегося в определенном направлении, может быть получено линейной суперпозицией только двух состояний: состояния с Sz = +1 и состояния с Sz = — 1.
Суперпозиция таких состояний, конечно, не будет классической. Она понимается в том же смысле, как и суперпозиция квантовомеханических состояний частицы, характеризуемых волновыми функциями. А так как состояния фотона с sz= +1 и с sz — —1 являются собственными, то квадраты модулей коэффициентов при этих состояниях в суперпозиции определяют относительные вероятности самих состояний. Это проявляется, например, в том, что при измерении проекции sz (скажем, по величине вращающего момента, сообщаемого телу при поглощении фотона) может с соответствующей вероятностью получиться либо sz = +l. либо sz — —1. Никакой промежуточный результат получиться не может.
ЗАДАЧА
Твердый диполь с электрическим моментом р равномерно вращается вокруг своего центра с постоянной угловой скоростью ш, причем вектор р все время расположен в одной плоскости. Согласно классической электродинамике он излучает, как диполь Герца. Излучение обладает количеством движения, объемная плотность которого определяется выражением
g3„, = (l/4nc) [ЕН] (37.5)
(см. т. III, § 84). Излучение уносит и момент количества движения. Для вычисления полного момента, уносимого излучением, достаточно знать g3JI на бесконечно удаленной сфере с центром в месте нахождения диполя. Откуда может взяться такой момент, если вдали от диполя (в волновой зоне) поля Е и Н связаны между собой, как в плоской волне, и оба перпендикулярны к радиусу-вектору г, проведенному от диполя к точке наблюдения, так что вектор ?эл направлен вдоль г, а потому момент [г?эл] равен нулю?
Решение. Утверждение, что в волновой зоне поля Е и Н убывают с расстоянием как 1 /г, — приближенное и выполняется только асимптотически при г-*- оо. Такое приближение достаточно для вычисления полной энергии или полного импульса, уносимых излучением, так как тогда вектор [ЕН] будет меняться как 1 /г2. Высшие степени величины l/г учитывать не надо, поскольку при интегрировании по сфере они ничего не внесут, если выполнить предельный переход г-*- оо. Но плотность момента количества движения Uл — = [г^эл] получается из g3„ векторным умножением на г. Величину
Предыдущая << 1 .. 93 94 95 96 97 98 < 99 > 100 101 102 103 104 105 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed