同济大学:光横向动量与光横向力综述
日前,同济大学物理科学与工程学院王占山教授、程鑫彬教授和施宇智教授团队在光学国际期刊《光学和光子学的进展》(Advances in Optics and Photonics)在线发表题为“Advances in light transverse momenta and optical lateral forces”的特邀综述。该论文首次系统地对光横向动量和横向力进行了总结,按物理机制区分了不同种类的光横向动量,并对光横向力的产生机制进行了详细阐述,如图1所示。 ![]() 图1.光横向动量与横向力不同机制示意图 动量是光基本性质之一,包含线性动量和角动量,光与物体之间的动量交换会诱导光力,其最著名的应用便是获得2018年诺贝尔物理学奖的光镊技术。横向动量是一种垂直于光传播方向的动量,由垂直于波矢的角动量和线性动量组成,光与物体之间的横向动量转移是产生横向光力的主要原因。 在综述中,该团队首先介绍了光动量和光力的理论基础,然后分别介绍了光横向动量和横向光力的重要发展历程,如图2所示。从物理机制上看,光横向动量由横向角动量和横向线性动量组成,横向角动量包括横向自旋角动量和光子skyrmion和meron等,横向线性动量转移包括定向侧向散射、自旋-轨道相互耦合、表面等离极化激元等。 ![]() 图2.光横向动量和横向光力的发展历程 横向自旋角动量和Belinfante自旋动量是引起横向光力的两种机制,近年来受到广泛关注。同时,其他机制,如手性结构、虚坡印廷动量、自旋-轨道耦合等引起的光横向力也有着特殊物理和应用,如分离手性分子等。其他产生横向(光)力的物理效应如热泳效应、气泡诱导力和拓扑光等。 |