Зазначено, що здатність світлових пучків нести певний механічний момент кількості руху (інакше кажучи, кутовий момент (КМ)) відносно осі поширення протягом останніх років привертає до себе підвищену увагу. Інтенсивні теоретичні та експериментальні дослідження принесли багато важливих, часом вражаючих результатів, які й розглянуто та обговорено у роботі. Повний КМ параксіального пучка можна зобразити як суму спінового (СКМ) та орбітального (ОКМ) кутових моментів. СКМ властивий пучкам з еліптичною (у тому числі коловою) поляризацією та зумовлений ненульовим спіном фотонів. СКМ наявний у будь-якій частині поперечного перерізу таких пучків і не є обов'язково пов'язаним з макроскопічною циркуляцією енергії. Його абсолютне значення обмежене інтенсивністю пучка та не може перевищувати за величиною <$E h bar> у розрахунку на один фотон. На відміну від спінового ОКМ не залежить від стану поляризації пучка і є наслідком макроскопічної поперечної циркуляції енергії. Цого, у свою чергу, також можна поділити на дві складові, що відображають різні форми цієї циркуляції. "Вихровий" ОКМ зумовлений "прихованою" внутрішньою циркуляцією енергії, яка наявна, наприклад, у кільцевій лагерргауссовій моді з гвинтовою дислокацією хвильового фронту. "Невихровий", або ж "асиметрійний" ОКМ характеризує обертання пучка як цілого (приклад - обертовий астигматичний гауссів пучок). У перетвореннях пучка, що супроводжуються порушенням симетрії, обидві форми можуть взаємно конвертуватись, а відповідні складові ОКМ описують ці процеси. Важливим класом пучків з ОКМ є

вихрові пучки з гвинтовою геометричною структурою, що є власними станами оператора ОКМ; їх ОКМ дорівнює <$E l h bar> "на фотон" (l - цілочисловий індекс). Вони утворюють набір азимутальних гармонік (АГ), причому будь-який параксіальний пучок можна зобразити як суперпозицію гвинтових пучків з різними l. Обговорено загальновживані моделі гвинтових пучків і методи їх практичного одержання. Наявність циркуляції енергії робить гвинтовий пучок подібним до механічного обертового тіла. Таке тіло не може бути твердим; його окремі радіальні шари "ковзають" один відносно одного та характер цього руху має закономірності, спільні для вихрових рухів з інших галузей фізики (гідромеханіки, електромагнетизму). Крім того, гвинтові пучки можуть спричиняти обертальний рух інших тіл. Відповідні експерименти з передавання КМ від світлового пучка оптичним елементам і завислим мікрочастинкам довели механічну еквівалентність СКМ та ОКМ і надали можливість прямої оцінки КМ пучка. Завдяки гвинтовій структурі, для вихрових пучків має місце певна еквівалентність обертання та поздовжньої трансляції. Тому їх спостережувана частота залежить від відносного обертального руху пучка та спостерігача навколо осі поширення - реалізується так званий ротаційний ефект Допплера. Як наслідок, будь-яке обертання оптичного образу виявляється еквівалентним певним узгодженим частотним зсувам його АГ. З іншого боку, змінний сигнал, продукований нерухомим фотодетектором, у разі обертання просторово неоднорідного пучка є не що інше, як сигнал биття між різними АГ, що можна

використовувати для практичного відтворення АГ-спектра пучка. Невихрові пучки світла, що піддаються примусовому обертанню навколо осі, також набувають певних ознак механічного тіла, що обертається. Такі пучки завжди мають ускладнену тривимірну конфігурацію, спричинену розбіжностями у поширенні їх АГ. Обертання світлових пучків характеризується КМ, який виявляється пропорційним, але спрямованим протилежно кутовій швидкості обертання. Обговорено перспективи досліджень і можливі шляхи практичного застосування оптичних пучків з КМ.

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.105.7

Рубрики:

Пучки фотонів (гамма-квантів). Пучки частинок від прискрорювачів < Прискорювачі заряджених частинок >

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

---

Додаткова інформація про автора(ів) публікації:
(cписок формується автоматично, до списку можуть бути включені персоналії з подібними іменами або однофамільці)

• Бекшаєв Олександр Янович (фізико-математичні науки)
• Васнєцов Михайло Вікторович (фізико-математичні науки)
• Соскін Марат Самуїлович (1929–2020) (фізико-математичні науки)

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"