Macroscopic QED in linearly responding media and a Lorentz-force approach to dispersion forces

Raabe, Christian

In this thesis, a very general quantization scheme for the macroscopic electromagnetic field in arbitrary linearly responding media is presented. It offers a unified approach to QED in such media. Applying the quantization scheme, a theory of the dispersion forces on the basis of the Lorentz force is developed. By regarding the dispersion force as the (ground-state or thermal-state) expectation value of the Lorentz force that acts on appropriately defined charge and current densities, Casimir, Casimir-Polder, and van der Waals forces are united in a very natural way that makes transparent their common physical basis. Application of the theory to planar structures yields generalizations of well-known Lifschitz and Casimir-type formulas.

In dieser Dissertation wird ein sehr allgemeines Quantisierungsschema für das makroskopische elektromagnetische Feld in beliebigen linear reagierenden Medien beschrieben. Es stellt einen einheitlichen Zugang zur QED in solchen Medien dar. Mittels dieses Quantisierungsschemas wird eine Theorie der Dispersionskräfte auf der Grundlage der Lorentzkraft entwickelt. Durch die Auffassung der Dispersionskräfte als (Grundzustands- oder thermische) Erwartungswerte von Lorentzkräften auf geeignet definierte Ladungs- und Stromdichten werden Casimir-, Casimir-Polder und van der Waals-Kräfte auf eine einheitliche theoretische Grundlage gestellt, die ihrer gemeinsamen physikalischen Ursache gerecht wird. Die Anwendung der Theorie auf planare Strukturen liefert Verallgemeinerungen bekannter Formeln vom Lifschitz- und Casimir-Typ.

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Raabe, Christian: Macroscopic QED in linearly responding media and a Lorentz-force approach to dispersion forces. 2008.

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