光的传播方向是怎样的？

光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质，而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播，而不能为光沿直线传播。光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的，此时光就不是直线传播了。 用波动学解释光的传播：传播途中每一点都是一个次波点源，发射的是球面波，对光源面（一个有限半径的面积）发出的所有球面波积分，当光源面远大于波长时结果近似为等面积、同方向的柱体，即表现为直线传播，实际上也有发散（理想激光除外）。比如手电发出的光有很明显的发散。光的亮度越强大，离照明参照物越近，光的单色性越好，发散越不明显。当光源半径与波长可比拟时积分时的近似条件不成立，积分结果趋向球面波，即表现为衍射。光是直线传播(均匀介质中)的，但当光遇到另一介质(均匀介质)时方向会发生改变，改变后依然缘直线传播。而在非均匀介质中，光一般是按曲线传播的。以上光的传播路径都可以通过费马原理来确定。光是延前后左右上下各个方向传播的，光的亮度越亮，越不明显看出，当光亮度较暗时，由发光体到照明参照物的光会扩大，距离越远，扩散的越大，由最初的形状扩散到消失为止，而当发光体离照明参照物零距离时，光的形状是发光体真正的形状大小，所以光传播的方向与光的亮度、光与照明参照物的距离有关！

物理学家早在1个世纪前就已知道，一束光除了拥有线动量外，还拥有角动量。但直到大约15年前，他们才认识到光拥有两种不同形式的角动量。在4月28日的物理学评论（PRL: Physics Review Letters）上，研究人员描述了一种能够使光的角动量在两种不同形式间转换的方法，这项技术最终可能会被应用于计算机和通信领域。

想象有一束圆偏振光正射向你，你会发现这束光的电场矢量就好像是许多时钟上的指针，在不停的旋转。这些指针都以相同的速度旋转着，但都不指向同一个时刻。假设我们将这一画面静止下来，我们可能会发现位于光束上端的那个钟显示着3点，右边的那个钟显示着6点，而其它的钟都显示着各种不同的时刻。

在量子力学中，光是由光子组成的，其中每一个光子都能表现整束光所拥有的性质。上文提到的那些时钟，所对应的是带一个单位自旋的光子，指针旋转的方向决定了其自旋的正负。而那些指针不都指向同一时刻的原因，在于这些光子还拥轨道角动量。一个光子的轨道角动量，原则上可以取从负无穷到正无穷的任意整数。
意大利那不勒斯大学（the University of Naples, Italy）的Lorenzo Marrucci说，轨道角动量这一概念十分抽象，很难用语言来描述，它会以一种与自旋不同的方式与物质发生作用。例如在一束光中，如果有一个粒子位于光轴外，并且吸收了一个带有轨道角动量的光子，它就会绕着这束光的光轴旋转，而不是绕着其自身的轴自旋。

Marrucci及其同事研制出了一种装置，它能够反转光子的自旋，并将自旋角动量的变化转换为轨道角动量的变化。例如，一个带+1自旋，零轨道角动量的光子穿过这个装置后，就会变为一个带-1自旋，轨道角动量为+2的光子。在这一过程中，光子的自旋与轨道角动量的总和保持不变，而且这一规律对任意自旋及轨道角动量都成立。

这一转换装置最初是从半波片开始设计的。在半波片中，光的传播速度取决其电场方向与波片材料中晶格方向的相对关系。一般来说，一个半波片能将右旋圆偏振光（顺时针方向）变成左旋圆偏振光，或将左旋变成右旋，这种转变实质上就是改变了光子自旋的符号。那不勒斯的物理学家所设计的是一个更为复杂的装置。在构成这一转换器的光学材料中，有一个晶轴的方向与其它晶轴的方向不同。更确切的说，该特殊晶轴的方向会随着它在波片上位置的不同而改变。在对光学材料作了这样一番改进后，这个装置就能在不吸收光子自旋角动量情况下，反转光子的自旋，而自旋角动量的变化则会在输出光子的轨道角动量上表现出来。

“意大利人的这项工作十分有趣”，来自苏格兰格拉斯哥大学（the University of Glasgow, Scotland）的Johannes Courtial的说。虽然这项技术离实际应用还有很长的路要走，但Courtial和Marrucci都认为，由于光子的轨道角动量能比自旋携带更多的信息，如果我们能对轨道角动量进行很好的控制的话，就有可能开发出一种新的通讯方法。另外Courtial还说，如果我们能控制一个光子的自旋与其轨道角动量之间的相互作用，我们就有可能研究出一种全新的逻辑运算，应用在未来的光子或量子计算机中。