arXiv:2005.11997v1 [physics.optics] 2020 年 5 月 25 日__

arXiv:2005.11997v1 [physics.optics] 2020 年 5 月 25 日

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arXiv:2005.11997v1 [physics.optics] 2020 年 5 月 25 日

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光子霍尔效应 (PHE) 早在 20 多年前就被预测 [1] 并被测量 [2]。它指的是沿垂直于入射电流和磁场的优先方向散射的电磁通量，这与电子传导中的 (异常) 霍尔效应非常相似。研究表明，PHE 源自介电米氏球单次散射中的法拉第旋转 [3]，并在纯电偶极耦合区域（瑞利区域）中消失。因此，PHE 不会发生在原子的单次光散射中，而是由多次散射 [4] 或电偶极跃迁与更高的多极子发生干涉时产生的 [5]。在最近的文献中，人们发现了许多或多或少相关的效应，例如光子自旋霍尔效应 [6–8]、光的量子自旋霍尔效应 [9]、声子霍尔效应 [10]、等离子体霍尔效应 [11] 甚至其他光子霍尔效应 [12]。在具有中心光源的散射介质中，沿 z 轴施加均匀磁场 B 0 时，PHE 表现为绕场线旋转的电流。与 PHE 相关的坡印廷矢量由 S PHE = DH b B 0 × ∇ ρ ( r , t ) 给出，其中 ρ ( r , t ) 为电磁能量密度，DH ( B 0 ) 为霍尔扩散常数，其符号由法拉第旋转方向决定。最简单的情况是考虑一个点源 P ( r , t ) = P ( t ) δ ( r )，将功率 P 注入扩散常数为 D 的无限扩散介质中。对于单次能量为 W 的辐射，P ( t ) = Wδ ( t )，我们可以代入扩散方程的著名解，得到：

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