Le moment cinétique pour la lumière et les ondes électromagnétiques

 Le moment cinétique pour la lumière et les ondes électromagnétiques

Contexte et explication actuelle

L'énergie d'un photon est directement liée à sa fréquence E = hv et l'élan d'un photon est équivalente à l'énergie divisée par la vitesse de la lumière p = E / c . Photons avec des énergies différentes portent un autre élan
En dehors de leur dynamique , tout photon a une autre caractéristique - moment angulaire de spin qui est indépendante de la fréquence.
Spin moment angulaire est essentiellement polarisation circulaire pour un photon et n'a que deux valeurs possibles : ± h/2π . Dans une représentation intuitive , parce que c'est une caractéristique quantique sans correspondant classique, le moment angulaire est le moment hélicoïdale du photon le long de sa trajectoire de vol.
La preuve expérimentale que le fascicule de la lumière polarisée comporte un moment cinétique a été prouvé par Beth en 1936.
La lumière polarisée circulaire passant par une feuille de matière modifier sa polarisation, et par conséquent, la feuille est mise en rotation avec un angle faible . Pour amplifier l'effet microscopique du changement de polarisation dû à la réflexion de lumière sur une seconde feuille de matériau argenté est utilisé comme sur la figure 1 . Les feuilles sont suspendues et avoir la possibilité de rotation.
Lorsque la lumière incidente, a laissé passer polarisée par feuille L , modifie sa polarisation et devenir droit polarisée. La lumière passe deux fois à travers la deuxième feuille l et en raison du changement de polarisation au cours de réflexion , arrivent encore à feuille L avec polarisation modifié relatif à la lumière d'incident initial . De cette manière, en passant deux fois à travers la feuille de L , dont les effets sont ajoutés et deviennent plus accessibles à mesurer.

Figure 1 . Dispositif simplifié Beth

S'il ya des photons émis N qui passent une fois par feuille , il y aura un moment cinétique transférée à la feuille d'égalité avec : M = Nh/2pi

Nouvelle expérience proposée

Une répétition de l'expérience Beth avec micro-ondes au lieu de la lumière peut faire la différence entre comportement de la lumière (IR , VIS , UV, rayons X , gamma ) et une onde électromagnétique (radio, micro-ondes ou terraherz ) .

Selon la théorie quantique actuelle , un photon micro-ondes a la même quantité de mouvement angulaire comme un photon de lumière.
Par conséquent , lorsqu'une source de micro-ondes avec la même puissance est utilisée à la place de la lumière et bien sûr les feuilles de matériaux sont modifiés avec un matériau transparent pour micro-ondes, vous pouvez obtenir les mêmes effets.
La feuille de L doit être réalisé dans un matériau transparent aux micro-ondes à haute déjà disponibles sur le marché comme exemple des films de polypyrrole ou de polyaniline microtubules . Feuille de L peut être faite coller deux films de polypyrolle , l'un transparent pour micro-ondes et un film dopé secondaire , ayant une capacité de réflectivité élevée pour micro-ondes , ce deuxième film est pratiquement le miroir argenté à partir de l'expérience de cas de lumière.
En réalité , à l'aide d'une source de micro-ondes et des couches propres , le résultat est totalement négatif et les feuilles ne sont pas en rotation.
La différence fondamentale entre une onde et un corpuscule qui concerne la possibilité d'effectuer un moment cinétique . Photons de la lumière (à partir de IR au gamma ) ayant une nature corpusculaire peuvent porter un petit moment angulaire.
Les ondes électromagnétiques ne sont pas porteurs d'un moment cinétique et indépendante de la rotation du composant électrique ou magnétique des ondes, un électron n'a pas suffisamment de temps pour réagir à ces changements .
Prenons que les ondes électromagnétiques ont frappé un électron, dans la première période de demi-finale, lorsque le champ électrique E augmente , comme dans la figure . 2 . Dans ce cas, l'électron sera attiré vers la direction du champ électrique croissant .

Après une période de demi-finale, les changements de champ électrique de sa direction , et bien sûr l'électron change sa direction de mouvement aussi, comme dans la fig. 3 .

Angular003
Parce que le changement de direction du champ électrique est d'autant plus alors 10exp (8) fois par seconde l'électron en raison de son inertie ne bouge pas du tout.
En conséquence, une onde électromagnétique ne peut pas produire un mouvement angulaire macroscopique à l'absorption ou la réflexion .
L'interaction approfondie entre les ondes électromagnétiques et la matière sera décrite dans une étude plus approfondie .
Pour l'expérience proposée, il est nécessaire de souligner que dans le cas des micro-ondes , la couche de matériau ne pas tordre .