Обернений ефект Фарадея і дрейф Стокса у плазмі
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2024.62.318607Ключові слова:
світло індуковане намагнічування, неоднорідний пучок, поздовжня компонента, рух зарядів у плазмі, дрейф Стокса, зв’язаний струмАнотація
Недавно опублікована теорія світлоіндукованого намагнічування середовища (обернений ефект Фарадея, ОЕФ), що відбувається під дією поперечно-обмеженого циркулярно поляризованого світлового пучка [Phys. Rev. B 91, 020411 (2015)] розкриває існування «струму розмагнічування» на периферії пучка, якийнібито діє протилежно індукованому світлом обертальному руху носіїв заряду всередині пучка і таким чином зменшує намагнічування удвічі. У даній роботі, враховуючи поздовжню складову електричного поля пучка, ми показуємо, що насправді периферійний «струм розмагнічування» у два рази більший, ніж було розраховано раніше. Проте ця обставина не скасовує ОЕФ, оскільки «струм розмагнічування», будучи різновидом дрейфового струму Стокса в плазмі [Phys. Rev. E 105, 065208 (2022)], супроводжується додатковим «струмом намагнічування» протилежного напряму.Саме цей струмвідповідає за намагнічування середовища, попри те, що будучи «зв’язаним», він не призводить до реального перенесення зарядів і не може бути виміряний амперметром(подібно до струмів Ампера у постійних магнітах).
Посилання
LandauL. D., LifshitzE. M.,PitaevskiiL. P.Electrodynamics of Continuous Media. – Oxford:Pergamon,1984.– 460 p.
HertelR.TheoryoftheinverseFaradayeffectinmetals //J. Magn. Magn. Mat. – 2006. – V. 303. – L1.
HertelR., FähnleM. Macroscopic drift current in the inverse Faraday effect // Phys. Rev. B. – 2015. – V.91. –020411.
PitaevskiiL. P. Electric forces in a transparent dispersive medium //Sov. Phys. JETP. – 1961. – V.12. – P. 1008–1013.
DeschampsJ., FitaireM.,LagoutteM. Inverse Faraday effect in a plasma //Phys. Rev. Lett. – 1970. – V.25. – P. 1330.
BliokhK. Y.,BliokhY. P. Momentum, angular momentum, and spin of waves in an isotropic collisionless plasma // Phys. Rev. E. – 2022. – V. 105. – 065208.
BliokhK. Y.,BliokhY. P., NoriF.Ponderomotive forces, Stokes drift, and momentum in acoustic and electromagnetic waves.//Phys. Rev. A. – 2022. – V. 106, No 2. –L021503.
LaxM., LouisellW. H., McKnightW. B. From Maxwell to paraxial wave optics //Phys. Rev. A. – 1975. – V.11, No 4. – P. 1365.
BekshaevA. Y., BliokhK. Y.,SoskinM. S. Internal flows and energy circulation in light beams //J. Opt. – 2011. – V.13. – 053001.
AngelskyO. V., BekshaevA. Y., HansonS. G., ZenkovaC. Y., MokhunI. I., ZhengJ.Structured light: Ideas and concepts //Front. Phys. – 2020. – V.8. – 114.
BekshaevA. Y. Polarization-dependent transformation of a paraxial beam upon reflection and refraction: A real-space approach // Phys. Rev. – 2012. – V.85. – 023842.
ForbesK. A., GreenD., JonesG. A. Relevance of longitudinal fields of paraxial optical vortices //J. Opt. – 2021. – V.23. – 075401.
JacksonJ. D.Classical Electrodynamics. – New York: Wiley, 1999.
BliokhK. Y., BekshaevA. Y., NoriF. Optical momentum and angular momentum in complex media: from the Abraham–Minkowski debate to unusual properties of surface plasmon-polaritons // New J. Phys. – 2017. – V.19. – 123014.
Bekshaev A. Y.,BliokhK. Y. Spin and momentum of the light fields in inhomogeneous dispersive media with application to surface plasmon-polariton waves //Ukr. J. Phys. Opt. – 2018. – V.19. – P. 33–48.
BekshaevA.Y., AngelskyO.V., ZhengJ., HansonS.G.,ZenkovaC.Yu.Microscopic analysis of the energy, momentum, and spin distributions in a surface plasmon-polariton wave //Opt. Mater. Express. -2021. – V.11. P. 2165–2191.
PurcellE. M.Electricity and Magnetism (Berkeley Physics Course, Vol. 2), 2nd Edition. – McGraw-Hill, 1985. – 506 p.
HerczyńskiA., Bound charges and currents // Am. J. Phys. – 2013. – V.81. – P. 202–205.
BekshaevA. Y. Spin angular momentum of inhomogeneous and transversely limited light beams // Proc. SPIE. – 2006. – V.6254. – P. 56–63.
BliokhK. Y., BekshaevA. Y., NoriF.Extraordinarymomentumandspininevanescentwaves //Nat.Commun. – 2014. – V.5. – 3300.
BerryM. V.Opticalcurrents // J. Opt. A: PureAppl.Opt. – 2009. – V.11. – 094001.
BekshaevA. Y. Subwavelength particles in an inhomogeneous light field: optical forces associated with the spin and orbital energy flows //J. Opt. – 2013. – V.15. – 044004.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
