質問: 光にも軌道角運動量とスピン角運動量の区別があるのですか 水素型原子の電子軌道の持つ角運動量は軌道角運動量とスピン角運動量の区別があることは勉強しました。電磁波(光)にも軌道とスピン角運動量が存在するのでしょうか。 また完全な平面波波進行方向の角運動量を持たないと言う記述がありましたが、一方平面電磁波は球面波展開ができると言うことも教科書に書かれていました。ひとつひとつの球面波は球ハンケルh(l)とy(l、m)の変数分離で記述できることも勉強しましたが、円偏波が量子力学で言うスピン角運動量に対応するのでしょうか。 きちんとわかってないのでお詳しい方に教えて頂ければ幸いです。よろしくお願いします。
回答: もし貴方が学校に通っているならば,先生とよく議論された方が良いと思います.電子の軌道角運動量は原子核が中心に存在することから生じます.他方スピン(古典的には自転と呼ばれる)は電子自身が固有に保有するものです.光も例えば原子核の周りをまわっている状態が実現すれば角運動量は考えなければならなくなりますが,そんな状態は考えられません.従って光固有のスピンだけを考えればよいのです.次に完全な平面波が角運動量を持たないのは,そもそも角運動量が空間の中心対称性の存在から由来し,他方運動量は併進対称性から由来するためです.球面波を考えるということは,中心対称性の存在を前提に考えるわけですから,軌道角運動量に属し,スピンとは無関係です.円偏波という言葉は円偏光の誤りではないでしょうか.どんな学問でも理解するには時間がかかります.無駄な時間を消費することは避けて下さい.大変真面目に勉強されていますが,独学でなければ先生に遠慮無く質問することが時間の節約です.