The energy transfer velocity by a plane monochromaticelectromagnetic wave through a layer of matter

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Stationary problems for the diffraction (tunneling) of a plane electromagnetic wave through a layer of matter with dielectric properties, as well as a quantum particle tunneling through a rectangular potential barrier are considered. It is shown that there are no superluminal motions, and the transit time is always longer when the wave passes the structure at the speed of light.

About the authors

Mikhail Vladimirovich Davidovich

Saratov State University

Email: DavidovichMV@info.sgu.ru
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

References

  1. Smith F. T., "Lifetime matrix in collision theory", Phys. Rev., 118:6 (1960), 349-356
  2. Hartman T. E., "Tunneling of a wave packet", J. Appl. Phys., 33:12 (1962), 3427-3433
  3. Fletcher J. R., "Time delay in tunnelling through a potential barrier", J. Phys. C: Solid State Phys., 18:2 (1985), L55-L59
  4. Büttiker M., Landauer R., "Traversal time for tunneling", Phys. Rev. Lett., 49:23 (1982), 1739-1742
  5. Büttiker M., "Larmor precession and the traversal time for tunneling", Phys. Rev. B, 27:10 (1983), 6178-6188
  6. Büttiker M., Landauer R. J., "Comment on ‘The quantum mechanical tunnelling time problem-revisited’", J. Phys. C: Solid State Phys., 21:36 (1988), 6207-6213
  7. Steinberg A. M., Kwiat P. G., Chiao R. Y., "Measurement of the single-photon tunneling time", Phys. Rev. Lett., 71:5 (1993), 708-711
  8. Chiao R. Y., "Superluminal (but causal) propagation of wavepackets in transparent media with inverted atomic populations", Phys. Rev. A, 48:1 (1993), R34-R377
  9. Hass K., Busch P., "Causality of superluminal barrier traversal", Phys. Lett. A, 185:1 (1994), 9-13
  10. Steinberg A. M., "Conditional probabilities in quantum theory, and the tunneling time controversy", Phys. Rev. A, 52:1 (1995), 32-42
  11. Chiao R. Y., "Tachyonlike excitations in inverted two-level media", Phys. Rev. Lett., 77:7 (1996), 1254-1957
  12. Olkhovsky V. S., Recami E., Raciti F., Zaichenko A. K., "More about tunnelling times, the dwell time and the "Hartman effect"", J. Phys. I France, 5:10 (1995), 1351-1365
  13. Jakiel J., Olkhovsky V. S., Recami E., "On superluminal motions in photon and particle tunnellings", Phys. Lett. A, 248:2-4 (1998), 156-162
  14. Sassoli de Bianchi M., "A simple semiclassical derivation of Hartman's effect", Eur. J. Phys., 21 (2000), L21-L23
  15. Longhi S., Marano M., Laporta P., Belmonte M., "Superluminal optical pulse propagation at 1.5 μm in periodic fiber Bragg gratings", Phys. Rev. E, 64:5 (2001), 055602
  16. Olkhovsky V. S., Recami E., Salesi G., "Superluminal tunnelling through two successive barriers", EPL - Europhys. Lett., 57:6 (2002), 879-884
  17. Winful H., "Delay time and the Hartman effect in quantum tunneling", Phys. Rev. Lett., 91:26 (2003), 260401
  18. Olkhovsky V. S., Recami E., Jakiel J., "Unified time analysis of photon and particle tunnelling", Phys. Rep., 398:3 (2004), 133-178
  19. Martinez J. C., Polatdemir E., "Origin of the Hartman effect", Phys. Lett. A, 351:1-2 (2006), 31-36
  20. Enders A., Nimtz G., "Evanescent-mode propagation and quantum tunneling", Phys. Rev. E, 48:1 (1993), 632-634
  21. Nimtz G., "On superluminal tunneling", Progress in Quantum Electronics, 27:6 (2003), 417-450
  22. Nimtz G., "Superluminal signal velocity and causality", Found. Phys., 34:12 (2004), 1889-1903
  23. Nimtz G., "Tunneling confronts special relativity", Found. Phys., 41:7 (2011), 1193-1199
  24. Hauge E. H., Stшvneng J. A., "Tunneling times: a critical review", Rev. Mod. Phys., 61:4 (1989), 917-936
  25. Winful H. G., "Tunneling time, the Hartman effect, and superluminality: A proposed resolution of an old paradox", Phys. Rep., 436:1-2 (2006), 1-69
  26. Yamada N., "Unified derivation of tunneling times from decoherence functionals", Phys. Rev. Lett., 93:17 (2004), 170401
  27. Халфин Л. А., "Квантовая теория рассеяния волновых пакетов, принцип причинности и сверхсветовое туннелирование", УФН, 166:6 (1996), 688-690
  28. Шварцбург А. Б., "Туннелирование электромагнитных волн - парадоксы и перспективы", УФН, 177:1 (2007), 43-58
  29. Шварцбург А. Б., Ерохин Н. С., "Резонансное туннелирование сверхкоротких электромагнитных импульсов в градиентных метаматериалах: парадоксы и перспективы", УФН, 181:11 (2011), 1212-1217
  30. Chiao R. Y., Kwiat P. G., Steinberg A. M., "Quantum nonlocality in two-photon experiments at Berkeley", Quantum Semiclass. Opt., 7:3
  31. Eckle P., Pfeiffer A. N., Cirelli C., et al., "Attosecond ionization and tunneling delay time measurements in Helium", Science, 322:5907 (2009), 1525-1529
  32. Pfeiffer A. N., Cirelli C., Smolarski M., et al., "Attoclock reveals natural coordinates of the laser-induced tunnelling current flow in atoms", Nat. Phys., 8 (2012), 76-80
  33. Camus N., Yakaboylu E., Fechner L., et al., "Experimental evidence for quantum tunneling time", Phys. Rev. Lett., 119:2 (2017), 023201
  34. Landsman A. S., Weger M., Maurer J., et al., "Ultrafast resolution of tunneling delay time", Optica, 1:5 (2014), 343-349
  35. Sainadh U. S., Xu H., Wang X., et al., "Attosecond angular streaking and tunnelling time in atomic hydrogen", Nature, 568 (2019), 75-77
  36. Mitchell M. W., Chiao R. Y., "Causality and negative group delays in a simple bandpass amplifier", Amer. J. Phys., 66:1 (1998), 14-19
  37. Borjemscaia N., Polyakov S. V., Lett P. D., Migdall A., "Single-photon propagation through dielectric bandgaps", Optics Express, 18:3 (2010), 2279-2286
  38. Muga J. G., Palao J. P., "Negative time delays in one dimensional absorptive collisions", Annalen der Physik, 7:7-8 (1998), 671-678
  39. Muga J. G., Egusquiza I. L., Damborenea J. A., Delgado F., "Bounds and enhancements for negative scattering time delays", Phys. Rev. A, 66:4 (2002), 042115
  40. Dogariu A., Kuzmich A., Wang L. H., "Transparent anomalous dispersion and superluminal light-pulse propagation at a negative group velocity", Phys. Rev. A, 63:5 (2001), 053806
  41. Wang L. J., Dogariu A., Kuzmich A., "Superluminal light pulse propagation at a negative group velocity", Coherence and Quantum Optics VIII, eds. N. P. Bigelow, J. H. Eberly, C. R. Stroud, I. A. Walmsley, Springer, Boston, MA, 2003, 619-620
  42. Давидович М. В., "Прохождение сигналов через фильтр с поглощением и отрицательное время задержки", ЖТФ, 82:3 (2012), 15-22
  43. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, Наука, М., 1982
  44. Давидович М. В., "О плотности электромагнитной энергии и ее скорости в среде с аномальной положительной дисперсией", Письма в ЖТФ, 32:22 (2006), 53-63
  45. Ахиезер А. И., Ахиезер И. А., Электромагнетизм и электромагнитные волны, Высш. шк., М., 1985, 504 с.
  46. Давидович М. В., "Законы сохранения и плотности энергии и импульса электромагнитного поля в диспергирующей среде", Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика, 12:1 (2012), 46-54
  47. Давидович М. В., "О плотности электромагнитной энергии и ее скорости в среде с дисперсией, обусловленной проводимостью", ЖТФ, 80:5 (2010), 40-44
  48. Рытов С. М., "Некоторые теоремы о групповой скорости электромагнитных волн", ЖЭТФ, 176:10 (1947), 930-936
  49. Давидович М. В., "Плазмоны в многослойных плоскослоистых структурах", Квантовая электроника, 47:6 (2017), 567-579
  50. Прудников А. П., Брычков Ю. А., Маричев О. И., Интегралы и ряды. Элементарные функции, Наука, М., 1981, 800 с.
  51. Градштейн И. С., Рыжик И. М., Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений, ГИФМЛ, М., 1962, 1100 с.
  52. Давидович М. В., "Матрицы рассеяния и передачи неоднородного слоя", Радиотехника и электроника, 55:1 (2010), 105-112
  53. Давидович М. В., "О малоотражающих магнитодиэлектрических покрытиях с экспоненциально зависящими проницаемостями", Радиотехника и электроника, 55:4 (2010), 492-496
  54. Давидович М. В., Стефюк Ю. В., "Нелинейное прохождение электромагнитной волны через слой с квадратичной и дробно-полиномиальной зависимостями диэлектрической проницаемости", Известия вузов. ПНД, 18:3 (2010), 160-177
  55. Вайнштейн Л. А., "Распространение импульсов", УФН, 118:2 (1976), 339-366
  56. Давидович М. В., "О парадоксе Хартмана, туннелировании электромагнитных волн и сверхсветовых скоростях (отклик на статью Шварцбурга А. Б. "Туннелирование электромагнитных волн - парадоксы и перспективы")", УФН, 179:4 (2009), 443-446
  57. Базь А. И., Зельдович Я. Б., Переломов А. М., Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике, Наука, М., 1971, 530 с.
  58. Грибов В. Н., Квантовая электродинамика, Регулярная и хаотическая динамика, Москва, Ижевск, 2001, 288 с.
  59. Гришаков К. С., Елесин В. Ф., "Времена перехода резонансно-туннельного диода между экстремальными точками гистерезисной вольт-амперной характеристики", Физика и техника полупроводников, 50:8 (2016), 1113-1117

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2020 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).