相關概念
光子具有自旋,但是因為它們總是以光速運動,人們不能將自旋認為是圍繞於一個固定點;相反的自旋軸總在運動的方向。
光子的干涉
光子具有波粒二象性,楊氏雙縫干涉是驗證波動性最好的實驗,因此即便是一個光子,也可以實現這個衍射實驗。光子在楊氏雙縫干涉中的行為,可以套用“光子位置定律”來解釋,即用電磁場理論計算觀察平面的光強分布,並將其轉換為探測光子位置的隨機幾率,以此表征粒子狀態下的光子運動行為(換句話說,極弱光情況下光子的運動機率行為)。
光子自旋套用
光子自旋器件光子自旋稱之為極化,這就是“偏振片”太陽鏡的行為所根據的現象。把兩偏振片重疊在一起並透視之。一般地講,你會發現有一定量的光透過去。使其中一片不動而旋轉另一片,通過的光量會發生變化。在一個方向上,穿透的光達到最大,第二偏振片實際上並沒減少穿透的光量;在與此垂直的方向上,第二偏振片可使通過的光量減少到零。
按照光的波動圖像最容易理解所發生的現象。在這裡我們需要用麥克斯韋的光波的振動電磁場描述。右圖畫出了平面偏振的光。電場在一個稱為極化面的平面上下振動。而磁場在一個垂直於電場振動的平面上振動,電磁場相互共。每一偏振片讓極化面和偏振片結構相平行的光通過。當第二個偏振片的結構和第一個指向一致時,所有通過第一偏振片的光就會通過第二偏偏振片。但是,當它們結構的方向相互垂直時,第二偏振片就將通過第一偏振片的光全部阻攔住。如果兩個偏振片的指向夾角為φ時,則第二偏振片讓cos φ部分的光通過。
在粒子表像中,我們應該把每一單獨光子認為是具有偏振的。第一偏振片的行為像一個偏振度測量器。如果光子的確在一個合適的方向偏振,它就給出是的答案,並讓光子通過。如果光子在與此相垂直的方向偏振,則答案為非,光子就被吸收。(注意在希爾伯特空間中的的“正交”並不對應於通常空間中的的“夾直角”)假定光子通過了第一偏振片,則第二偏振片就會問相應的問題,但是對於某個其他的方向。如果兩個方向的夾角為φ,我們就有cosφ作為已經通過第一偏振片的光子通過第二偏振片的機率。
