Orbital Angular Momentum von Elektromagnetischen Wellen

Bertelsmann · Anmeldungsdatum: 23.01.2015 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo,

ich befasse mich zur Zeit mit dem "Orbital Angular Momentum". Und zwar gibt es ja bei Laser diese Moden, wo man eine Helixförmige Wellenfront des Laserstrahls erzeugen kann. Mich interessieren in diesem Fall aber nicht wirklich die optischen Eigenschaften eines solchen Laser-Strahls, sondern ich will wissen, wie die elektromagnetischen Feldvektoren aussehen. Also E- und H-Feld.

Ich befasse mich intensiv mit elektromagnetischer Feldtheorie, von daher bin ich auf dem Gebiet fit, bin aber nicht so sehr in der Optik zu Hause. Von daher fehlen mir erst mal Ansätze, um überhaupt zu verstehen, wie diese Helixförmige Wellenfront des Laserstrahls zu stande kommt.

Meine Ideen:
Ich habe schon einige Papers zu dem Thema gelesen. Auf die elektromagnetischen Felder wird leider nirgends eingegangen, aber ich habe gelesen, dass es verschiedene Typen von solchen Laser-Strahlen gibt, welche 'rotieren' können:

Gauss-Laguerre Strahlen
Mathieu Strahlen
Bessel-Strahlen

Damit ich erst mal ein Verständnis dafür bekomme, was dieses 'Orbital Angular Momentum' überhaupt ist, habe ich mal die Quantenphysikalische Beschreibung gelesen. In meinen eigenen Worten erklärt: ein Photon kann entweder um seine eigene Achse rotieren, das wäre das Spin Angular Momentum, oder es kann um eine externe Achse sich bewegen (wie ein Planet um die Sonne kreist) und das würde dem Orbital Angular Momentum entsprechen. Richtig?

Die Frage ist jetzt, wie ich von diesem Photonen-Modell auf das Modell mittels elektromagnetischer Wellen komme, das mich schlussendlich interessiert.

TomS · Moderator Anmeldungsdatum: 20.03.2009 Beiträge: 18110

Im Falle des Photons handelt es sich nicht um orbital angular momentum = Bahndrehimpuls, sondern um den Spin.

Im Falle der elektromagnetischen Welle solltest dir zunächst mal was zum Thema zirkulare Polarisation durchlesen; das beinhaltet genau die "rotierenden Feldstärkevektoren".

Bertelsmannn · Gast

Hallo TomS

ja, als Elektroingenieur ist mir die zirkuläre Polarisation natürlich bestens bekannt. Ich habe auch zuerst gedacht, dass es sich beim Orbital Angular Momentum um nichts anderes handelt. Ein Blick auf

Angular_momentum_of_light

und

Orbital_angular_momentum_of_light

in der englischen Wikipedia zeigt aber, dass man zwischen dem Spin der Photonen und einer Kreisbewegung unterscheiden muss; mich interessiert die Beschreibung des elektromagnetischen Felds und wie ich vom Quanten-Anschauungsbild zum Wellen-Anschauungsbild komme.

Gruss

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8583

Am besten benutzt Du hier nur das klassische Bild einer EM-Welle. Hier werden z.B. ein wenig die Profile der Felder so einer EM-Welle gezeigt:
http://en.wikipedia.org/wiki/Gaussian_beam#Higher-order_modes