AD HOC КВАНТОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ В СРЕДЕ С ДИСПЕРСИЕЙ

Аннотация

Предложен вариант устранения имеющегося несоответствия между экспериментальными импульсами фотона в прозрачной среде с дисперсией и теоретическим импульсом фотона в схеме ad hoc квантования. Показано, что при квантовании электромагнитных импульсов в среде с дисперсией рационально исходить из обобщенной формулы для импульса Минковского. Обобщенная формула имеет вид формулы для среды без дисперсии с коэффициентом, учитывающим наличие дисперсии, и соответствует сохраня- ющейся величине. Этот коэффициент совпадает с коэффициентом, отличающим плотность энергии электромагнитного поля в среде с дисперсией от плотности энергии без дисперсии. Квантование импульса, заданного в такой форме, приводит к теоретическому импульсу фотона в среде, согласующемуся с импульсами, передаваемыми излу- чающим или поглощающим частицам внутри среды. Рассмотренная схема квантования включает в себя случай, когда среда имеет отрицательные электрическую и магнитную проницаемость (случай левой среды).

DOI: 
10.18500/1817-3020-2017-17-1-5-10
Литература

1. Ландау Д. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплош- ных сред. М. : Наука, 1982. 620 с.

2. Тамм И. Е. Основы теории электричества. М. : На- ука, 1989. 504 с.

3. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Электричество. М. : Мир, 1966. 343 с.

4. Griffi ths D. J. Resource Letter EM-1 : Electromagnetic Momentum // Amer. J. Phys. 2012. Vol. 75. P. 7‒18. DOI: 10.1119/1.3641979.

5. Скобельцын Д. В. О тензоре импульс-энергии электромагнитного поля // УФН. 1973. Т. 110. C. 253‒292. DOI: 10.3367/ UFNr.0110.197306d.0253.

6. Гинзбург В. Л. О законах сохранения энергии и импульса при излучении электромагнитных волн (фотонов) в среде и о тензоре энергии-импульса в макроскопической электродинамике // УФН. 1973. Т. 110. С. 309‒319. DOI: 10.3367/ UFNr.0110.197306f.0309.

7. Веселаго В. Г. Перенос энергии, импульса и массы при распространении электромагнитной волны в среде с отрицательным преломлением // УФН. 2009. Т. 179. С. 689‒694. DOI: 10.3367/UFNr.0179.200906j.0689.

8. Макаров В. П., Рухадзе А. А. Сила, действующая на ве- щество в электромагнитном поле // УФН. 2009. Т. 179. С. 995‒1001. DOI: 10.3367/UFNr.0179.200909e.0995.

9. Давидович М. В. О законах сохранения энергии и импульса электромагнитного поля в среде и при дифракции на проводящей пластине // УФН. 2010. Т. 180. С. 623‒638. DOI: 10.3367/UFNr.0180.201006e.0623.

10. Топтыгин И. Н., Левина К. Тензор энергии-импульса электромагнитного поля в средах с дисперсией // УФН. 2016. Т. 186. С. 146‒158. DOI: 10.3367/ UFNr.0186.201602c.0146.

11. Walker G. B., Lahoz D. G. Experimental observation of Abraham force in a dielectric // Nature. 1975. Vol. 253. P. 339‒340.

12. She W., Yu J., Feng R. Observation of a Push Force on the End Face of a Nanometer Silica Filament Exerted by Outgoing Light // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. P. 243601. DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.243601.

13. Jones R. V., Leslie B. The measurement of optical radiation pressure in dispersive media // Proc. R. Soc. Lond. A. 1978. Vol. 360. P. 347‒363. DOI: 10.1098/ rspa.1978.0072.

14. Франк И. М. Оптика источников света, движущихся в преломляющих средах // УФН. 1959. Т. 68. С. 397‒415.

15. Pafomov V. E. Transition Radiation and Cerenkov Radiation // Soviet Physics JETF. 1959. Vol. 36. P. 1321‒1324.

16. Shеng Xi, Hongsheng Chen, Tao Jian., Lixin Ran, Jiangtao Huangfu, Bac-Ian Wu, Jin Au Kong, Min Chen. Experimental Verification of Reversed Cherenkov Radiation in Left-Handed Metamaterial // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 103. P. 194801. DOI: 10.1103/PhysRevLett.103.194801.

17. Campbell G. K., Leanhardt A. E., Mun J., Boyd M., Streed W., Ketterle W., Pritchhard D. E. Photon Recoil Momentum in Dispersive Media // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 94. P. 170403. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.94.170403.

18. Steinberg A. M., Kwiat P. G., Chiao R. Y. Dispersion Cancellation in a Measurement of the Single-Photon Propagation Velocity in Glass // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68. P. 2421‒2424. DOI: 10.1103/PhysRevLett. 68.2421.

19. Garrison J. C., Chiao R. Y. Canonical and kinetic forms of the electromagnetic momentum in an ad hoc quantization scheme for a dispersive dielectric // Phys. Rev. A. 2004. Vol. 70. P. 053826. DOI: 10.1103/PhysRevA. 70.053826.

20. Barnett S. M. Resolution of the Abraham-Minkowski Dilemma // Phys. Rev. Lett. 2010. Vol. 104. P. 070401. DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.070401.

21. Wen Zhuo Zhang, Peng Zhang, Ru-Quan Wang, WuMing Liu. Testing the equivalence between the canonical and Minkowski momentum of light with ultracold atoms // Rev. A. 2012. Vol. 85. 053604. DOI: 10.1103/ PhysRevA.85.053604.

22. Milonni P. W., Boyd R. W. Recoil and Photon Momentum in a Dielectric // Laser Physics. 2005. Vol. 15. P. 1432‒1438.

Краткое содержание (на английском языке): 
Полный текст в формате PDF (на русском языке):