Basiswissen

Einem Photon werden Energie, Impuls und ein Drehimpuls zugeordnet. Das ergibt sich zwingend daraus, dass der Gesamtdrehimpuls eines Systems eine Erhaltungsgröße ist. Wenn ein Atom durch Emission oder Absorption eines Photons seine Bahndrehimpuls ändert, muss das Photon ebenfalls einen Drehimpuls haben. Der experimentelle Beweis wurde im Jahr 1936 veröffentlicht: einfallendes Licht kann Scheiben in Drehung versetzen, wobei der Drehimpuls von einzelnen Photonen her stammen muss.^[2] Der Photonendrehimpuls steht im Zusammenhang mit zirkular polarisiertem Licht. Er spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung erlaubter Elektronenübergänge in Atome. Siehe dazu mehr unter elektronischer Übergang ↗

Fußnoten

[1] Der Bahndrehimpuls eines Atoms kann sich nur gequantelt ändern. Das bringt die Bahndrehimpulsquantenzahl l, auch Nebenquantenzahl genannt zum Ausdruck. Sie kann nur die Werte 0, 1, 2, 3 und so weiter annehmen. "Nach der Auswahlregel für l muß sich also jedesmal, wenn ein Photon emittiert oder absorbiert wird, der Bahndrehimpuls des Atoms ändern. Nach dem Drehimpulssatz muß aber der resultierende Drehimpuls des Atoms im angeregten Zustand vor der Emission des Photons gleich dem resultierende Drehimpuls von Atom und Photon nach der Emission sein. Da sich bei der Emission oder bei der Absorption eines Photons der Drehimpuls des Atoms allein nicht ändern kann, muß auch das Photon selbst einen Drehimpuls mit sich führen." In: Richard T. Weidner; Robert Sells: Elementare moderne Physik. Verlag Friedrich Vieweg & Sohn, Ausgabe von 1982. ISBN: 3-528-8415-4. Dort das Kapitel "7.2 Quantelung des Bahndrehimpulses", Seite 244. Siehe auch Bahndrehimpuls ↗

[2] Richard A. Beht. Mechanical Detection and Measurement of the Angular Momentum of Light. In: Phys. Rev. 50, 115 – Published 15 July, 1936. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRev.50.115