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
Landau L. D., Lifshitz E. M.,Pitaevskii L. P. Electrodynamics of Continuous Media. – Oxford : Pergamon,1984.– 460 p.
Hertel R. Theory of the inverse Faraday effect in metals // J. Magn. Magn. Mat. – 2006. – Vol. 303. – L1.
Hertel R., Fähnle M. Macroscopic drift current in the inverse Faraday effect // Phys. Rev. B. – 2015. – Vol. 91. – 020411.
Pitaevskii L. P. Electric forces in a transparent dispersive medium // Sov. Phys. JETP. – 1961. – Vol.12. – P. 1008–1013.
Deschamps J., Fitaire M., Lagoutte M. Inverse Faraday effect in a plasma // Phys. Rev. Lett. – 1970. – Vol. 25. – P. 1330.
Bliokh K. Y., Bliokh Y. P. Momentum, angular momentum, and spin of waves in an isotropic collisionless plasma // Phys. Rev. E. – 2022. – Vol. 105. – 065208.
Bliokh K. Y., Bliokh Y. P., Nori F. Ponderomotive forces, Stokes drift, and momentum in acoustic and electromagnetic waves // Phys. Rev. A. – 2022. – Vol. 106, no 2. – L021503.
Lax M., Louisell W. H., McKnight W. B. From Maxwell to paraxial wave optics //Phys. Rev. A. – 1975. – Vol. 11, no 4. – P. 1365.
Bekshaev A. Y., Bliokh K. Y., Soskin M. S. Internal flows and energy circulation in light beams // J. Opt. – 2011. – Vol.13. – 053001.
Angelsky O. V., Bekshaev A. Y., Hanson S. G., Zenkova C. Y., Mokhun I. I., Zheng J. Structured light: Ideas and concepts // Front. Phys. – 2020. – Vol. 8. – 114.
Bekshaev A. Y. Polarization-dependent transformation of a paraxial beam upon reflection and refraction: A real-space approach // Phys. Rev. – 2012. – Vol. 85. – 023842.
Forbes K. A., Green D., Jones G. A. Relevance of longitudinal fields of paraxial optical vortices // J. Opt. – 2021. – Vol. 23. – 075401.
Jackson J. D. Classical Electrodynamics. – New York : Wiley, 1999.
Bliokh K. Y., Bekshaev A. Y., Nori F. Optical momentum and angular momentum in complex media: from the Abraham–Minkowski debate to unusual properties of surface plasmon-polaritons // New J. Phys. – 2017. – Vol. 19. – 123014.
Bekshaev A. Y., Bliokh K. Y. Spin and momentum of the light fields in inhomogeneous dispersive media with application to surface plasmon-polariton waves // Ukr. J. Phys. Opt. – 2018. – Vol. 19. – P. 33–48.
Bekshaev A. Y., Angelsky O. V., Zheng J., Hanson S. G., Zenkova C. Yu. Microscopic analysis of the energy, momentum, and spin distributions in a surface plasmon-polariton wave //Opt. Mater. Express. – 2021. – Vol. 11. – P. 2165–2191.
Purcell E. M. Electricity and Magnetism (Berkeley Physics Course, Vol. 2), 2nd Edition. – McGraw-Hill, 1985. – 506 p.
Herczyński A. Bound charges and currents // Am. J. Phys. – 2013. – Vol. 81. – P. 202–205.
Bekshaev A. Y. Spin angular momentum of inhomogeneous and transversely limited light beams // Proc. SPIE. – 2006. – Vol. 6254. – P. 56–63.
Bliokh K. Y., Bekshaev A. Y., Nori F. Extraordinary momentum and spin in evanescent waves // Nat. Commun. – 2014. – Vol. 5. – 3300.
Berry M. V. Optical currents // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2009. – Vol. 11. – 094001.
Bekshaev A. Y. Subwavelength particles in an inhomogeneous light field: optical forces associated with the spin and orbital energy flows // J. Opt. – 2013. – Vol.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).
