为何光子的自旋决定了光的偏振?

如题所述

线偏振的光子自旋不能说是为零吧。光子自旋为1,取值为+1和-1,如果为0就是标量子了。正因为是1的波色子,同状态的光子可以同时存在。而费米子要满足泡利不相容规则。大量+1的(初相位也要相同吧?但是光的量子化并没有考虑初相位的问题)光子表现成宏观的右旋态圆偏振光,大量-1的光子表现成左旋的圆偏振光,而大量+1和-1叠加态的光子表现成椭圆偏振态(线偏振态是特例)的光。当然描述非同态光子混合产生的宏观光的偏振态,要引入偏振度的概念。原先的升降算符也会变成新的以及。而这些新的升降算符和旧的之间满足很简单的代数关系(没算,应该和基矢的变换形式差不多。可能要取一定的归一化系数,让新的升降算符对易关系和原先一致)。现在要做的就是,证明:这些新的升算符作用在真空态上,依然得到能量本征态,并且得到角动量本征态。并且升算符每作用一次,对应的态就多一份能量和角动量。能量很简单,把哈密顿算符在新的升降算符下表示出来就行了。角动量也很简单,把角动量算符载新的升降算符下表示出来就行了。在量子力学中,自旋(英语:Spin)是粒子所具有的内禀性质,其运算规则类似于经典力学的角动量,并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转(例如行星公转时同时进行的自转)相类比,但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转,是物体对于其质心的旋转,比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。

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第1个回答  2017-12-01

电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。其静质量为零,不荷电,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,ε=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子。早在1900年,M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设,物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的,一份一份的,每一份的能量为hv;1905年A.爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性,爱因斯坦称之为光量子;1923年A.H.康普顿成功地用光量子概念解释了X光被物质散射时波长变化的康普顿效应,从而光量子概念被广泛接受和应用,1926年正式命名为光子。量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。

第2个回答  2017-12-01

量子力学中,自旋是与粒子所具有的内禀角动量引,虽然有时会与古典力学中的自转相类比,但实际上本质是迥异的。古典意义中的自转,是物体对于其质心的旋转,比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ。其静质量为零,不荷电,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,ε=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子。早在1900年,M.普朗克解释黑体辐射能量分布时作出量子假设,物质振子与辐射之间的能量交换是不连续的,一份一份的,每一份的能量为hv;1905年A.爱因斯坦进一步提出光波本身就不是连续的而具有粒子性,爱因斯坦称之为光量子;1923年A.H.康普顿成功地用光量子概念解释了X光被物质散射时波长变化的康普顿效应,从而光量子概念被广泛接受和应用,1926年正式命名为光子。量子电动力学确立后,确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用,正反带电粒子对可湮没转化为光子,它们也可以在电磁场中产生。光子的自旋为1。

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