光子有能量，無質量，無電荷，有自旋，自旋量子數為什麼為1？

根據光的波粒二象性，從經典波的角度來說，光子有兩種圓偏振態，其自旋不應該是1/2嗎？

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@csxiao 計算了光的自旋。我來回答提問者的另一疑問：

自旋為1的粒子有三個極化狀態，為何光子只有兩個圓偏振態。

一般自旋為1的粒子，自旋在運動方向上的投影有-1，0，1三種可能。

但光子只有-1和1兩種。這正是因為光子沒有質量導致的。

計算要用到量子場論，我這裡只說質量為零導致哪些不同。

• 直接應用普通的分析方法，會出現許多發散的積分。因此需要不同的傳播子。
• 無法在靜止參照系中進行分析。
• 改用二維旋轉群，而非三維旋轉群。
• ……

種種一切就導致了，雖然光是玻色子自旋為1，但由於沒有質量，光的自旋在運動方向上的投影不為0，很多方面表現的好像自旋為1/2。

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描述電磁場的物理量是矢勢A，它有三個基本自由度，（這可以從描述電磁場的麥克斯韋方程看出來），這其實就反映了它的自旋為1，自旋為1的粒子有三種可能的極化狀態.

如果你寫出矢量場A在相對論變換(洛侖茲變換)下的變換形式，就可以看出A的變換對應的群生成元為

s12=-i（（0，1，0），（-1，0，0），（0，0，0））

s23=-i((0,0,0),(0,0,1),(0,-1,0))

s31=-i((0,0,-1),(0,0,0),(1,0,0))

這種群對應的粒子的自旋正是1

（具體計算方法：

你可以算出上述群的二階casimir算符，結果是2，

而一般來說自旋為s的粒子對應的自旋群的二階casimir算符為s*（s+1），

因此有2=s*(s+1)

計算得到s=1

）

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自旋量子數可以從經典理論算出來，一個很簡單的模型，請參考本人所寫：

SOME PHYSICS 里的第一篇文章On the linear and spin angular momentum of light

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