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Energy and angular momentum transfers from an electromagnetic wave to a copper ring in the UHF band - 20/01/17

Doi : 10.1016/j.crhy.2016.12.003 
Olivier Émile a, , Christian Brousseau b, Janine Émile c, Kouroch Mahdjoubi b
a Université Rennes-1, 35042 Rennes cedex, France 
b UMR CNRS 6164 IETR, Université Rennes-1, 35042 Rennes cedex, France 
c UMR CNRS 6251 IPR, Université Rennes-1, 35042 Rennes cedex, France 

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Abstract

Electromagnetic waves could carry orbital angular momentum. Such momentum can be transferred to macroscopic objects and can make them rotate under a constant torque. Based on experimental observations, we investigate the origin of orbital angular momentum and energy transfer. Due to angular momentum and energy conservation, we show that angular momentum transfer is due to the change in the sign of angular momentum upon reflection. This leads to a rotational Doppler shift of the electromagnetic wave frequency, ensuring energy conservation.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Certaines ondes électromagnétiques peuvent transporter du moment angulaire orbital. Celui-ci peut être transféré à un objet macroscopique et ainsi le mettre en mouvement grâce à un couple constant. À la suite d'observations expérimentales, nous étudions l'origine du transfert de moment cinétique et d'énergie. En considérant les lois de conservation, nous montrons qu'il a pour origine le changement de signe du moment angulaire à la réflexion et entraîne un décalage Doppler rotationnel de la fréquence de l'onde électromagnétique.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Orbital angular momentum, Twisted waves, Angular momentum and energy transfer, Ring rotation

Mots-clés : Moment angulaire orbital, Ondes spirales, Transfert de moment angulaire et d'énergie, Rotation d'un anneau


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