Эффект Фарадея
Эффект Фарадея или вращение Фарадея , иногда называемый магнитооптическим эффектом Фарадея ( MOFE ), [1] представляет собой физическое магнитооптическое явление. Эффект Фарадея вызывает вращение поляризации , пропорциональное проекции магнитного поля вдоль направления распространения света . Формально это частный случай гироэлектромагнетизма, полученный, когда тензор диэлектрической проницаемости является диагональным. [2] Этот эффект возникает в большинстве оптически прозрачных диэлектрические материалы (в т.ч. жидкости) под действием магнитных полей .
Обнаруженный Майклом Фарадеем в 1845 году эффект Фарадея стал первым экспериментальным доказательством связи света и электромагнетизма. Теоретическая основа электромагнитного излучения (включая видимый свет) была завершена Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах. Уравнения Максвелла были переписаны в их нынешнем виде в 1870-х годах Оливером Хевисайдом .
Эффект Фарадея возникает из-за того, что волны с левой и правой круговой поляризацией распространяются с немного разными скоростями. Это свойство известно как круговое двойное лучепреломление . Поскольку линейную поляризацию можно разложить на суперпозицию двух компонентов с круговой поляризацией одинаковой амплитуды с противоположной направленностью и разной фазой, эффект относительного фазового сдвига, вызванный эффектом Фарадея, заключается в повороте ориентации волны. линейная поляризация.
Эффект Фарадея нашел применение в измерительных приборах. Например, эффект Фарадея использовался для измерения оптической вращательной способности и для дистанционного измерения магнитных полей (таких как волоконно-оптические датчики тока ). Эффект Фарадея используется в исследованиях спинтроники для изучения поляризации электронных спинов в полупроводниках. Вращатели Фарадея могут использоваться для амплитудной модуляции света и являются основой оптических изоляторов и оптических циркуляторов ; такие компоненты требуются в оптических телекоммуникациях и других лазерных приложениях. [3]
К 1845 году благодаря работам Френеля , Малюса и других стало известно , что различные материалы способны изменять направление поляризации света при соответствующей ориентации [4] , что делает поляризованный свет очень мощным инструментом для исследования свойств прозрачных материалов. . Фарадей твердо верил, что свет является электромагнитным явлением и поэтому на него должны влиять электромагнитные силы. Он приложил значительные усилия в поисках доказательств того, что электрические силы влияют на поляризацию света через то, что сейчас известно как электрооптические эффекты , начиная с разложения электролитов. Однако его экспериментальные методы оказались недостаточно чувствительными, и эффект был измерен лишь тридцать лет спустя.Джон Керр . [5]
Затем Фарадей попытался найти влияние магнитных сил на свет, проходящий через различные вещества. После нескольких безуспешных попыток ему довелось испытать кусок «тяжелого» стекла, содержащего равные пропорции кремнезема, борной кислоты и оксида свинца, который он изготовил во время своей предыдущей работы по производству стекла. [6] Фарадей заметил, что когда пучок поляризованного света проходит через стекло в направлении приложенной магнитной силы, поляризация света поворачивается на угол, пропорциональный величине силы. Позже он смог воспроизвести этот эффект в нескольких других твердых телах, жидкостях и газах, приобретя более сильные электромагниты. [5]
