¿El fotón viaja en un camino helicoidal en un vórtice óptico?

El frente de onda del haz de vórtice óptico es helicoidal. ¿Significa que el fotón viaja en un camino helicoidal? Cuando el haz del vórtice óptico se enfoca en una pantalla, se observa un anillo anular con el centro oscuro. Si tomo solo un pequeño arco de este anillo, bloqueo el resto del anillo y dejo que se propague, ¿vería que el haz de luz realmente sigue una trayectoria helicoidal? ¿Cómo sucedería esto? Por supuesto, el haz de vórtice óptico tiene un momento angular orbital, pero aún así no tiene sentido para mí. ¿Cómo debería viajar el fotón en una trayectoria helicoidal?

Los fotones no viajan, en absoluto. Un fotón es simplemente un número cuántico que pertenece a una excitación del campo cuántico.

Respuestas (1)

No, los fotones no viajan en hélice, viajan en línea recta pero con un retraso de fase que depende de la posición. Mirando a través del frente de onda del haz, hay un retraso de fase que depende del ángulo polar θ alrededor del eje del haz.

Si tomamos la amplitud compleja de un modo helicoidal simple como ζ ( r , θ , z ) = tu ( r , z ) mi − i k z mi i yo θ dónde tu ( r , z ) es la amplitud en el radio r , z es la distancia recorrida por el haz, k es el número de onda y yo es un entero fijo. El mi i yo θ muestra que lo único especial del haz es este retardo de fase fijo que depende de θ .

Por supuesto, cuando propagamos todo el haz, la fase cambia con z como con cualquier otra viga. Si trazamos la línea cuando el cambio de fase del módulo es igual a cero, esto trazaría una hélice, de ahí el nombre.

bien, tengo eso. Entonces, ¿significa que si tomo un pequeño arco del anillo anular y dejo que se propague, no seguirá el camino helicoidal sino que se propagará como cualquier haz ordinario?
si eso es correcto
Aunque el anillo es una función propia de la transformada de Fourier, pero un pequeño arco no lo es, por lo que el pequeño arco no permanecerá invariable durante la propagación...
¿Por qué el centro del haz está oscuro en el haz de vórtice? Leí en alguna parte que se debe a que en el centro la luz con todas las fases de 0 a 2pi se superpone para dar cero resultante. Pero si es cierto, entonces para el haz de vórtice óptico con carga topológica fraccionaria no debería tener un núcleo oscuro porque entonces en el núcleo no estará presente toda la fase. por favor da tu opinión @docphil
Si los fotones viajan en línea recta, ¿cómo saben los del diámetro interior del vórtice que van a experimentar un cambio un poco más rápido que los del diámetro exterior? Además, el "cambio" en ese contexto no sería sinusoidal. Creo que los fotones viajan en una hélice.
"los fotones viajan en línea recta" es tan engañoso como "los fotones viajan en una hélice". Los estados propios de cantidad de movimiento (por ejemplo, ondas planas) son los únicos modos con una cantidad de movimiento (dirección) definida, y cualquier otra configuración de campo es una superposición de tales estados (y por lo tanto no tiene una dirección definida).
@Punk_Physicist un punto justo. Quizás he simplificado demasiado mi respuesta. De lo que estaba tratando de alejarme es de la imagen de un fotón mágicamente girando en espiral a través del espacio.
@docPhil, para ser justos, este es un concepto difícil de expresar de una manera simple. Creo que esto es muy similar a las dificultades conceptuales con las funciones de onda atómicas. Para ℓ≠0 estados propios del átomo, el electrón claramente tiene un momento angular orbital distinto de cero, pero no está claro si se puede decir que hay algún movimiento angular real porque los estados son "estacionarios".
¿El fotón viaja en un camino helicoidal en un vórtice óptico?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v