
magnetism
【化】 light effect
【医】 photo-effect
磁光效应(Magneto-optical Effect)是指物质的光学性质(如折射率、吸收系数、偏振状态等)在外加磁场作用下发生改变的现象。该效应揭示了光与磁场在物质中的相互作用,是凝聚态物理和光电子学的重要研究领域。以下从汉英词典角度进行详细解释:
中文术语:磁光效应
英文术语:Magneto-optical Effect
定义:当线偏振光穿过置于磁场中的介质时,其偏振面发生旋转,或介质对光的吸收/反射特性随磁场变化的现象。
典型类型:
物理机制:
磁场改变介质中带电粒子(如电子)的运动轨迹,影响其与光波的相互作用,导致介电张量产生非对角分量,进而改变光的传播特性。
利用激光在磁性薄膜上写入/读取数据(如早期光盘技术),依赖克尔效应实现高密度信息存储。
来源:美国光学学会《光学百科全书》(Optica Publishing Group)
基于法拉第效应的非互易性,实现光信号单向传输,保护激光器免受反射光干扰。
来源:IEEE光子学协会技术报告(IEEE Photonics Society)
用于磁场分布可视化、生物磁信号检测等,如量子磁力计中的偏振调制探测。
来源:英国物理学会《物理学报D辑》(IOP Publishing)
Faraday, M. (1846). On the Magnetization of Light.
Zvezdin, A. K., & Kotov, V. A. (1997). Modern Magnetooptics.
Mansuripur, M. (1995). The Physical Principles of Magneto-optical Recording.
中文 | 英文 | 解释 |
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偏振面旋转 | Polarization rotation | 光偏振方向随磁场偏转的角度 |
磁致圆二色性 | Magnetic circular dichroism | 介质对左右旋圆偏振光吸收率差异 |
磁光调制器 | Magneto-optical modulator | 利用磁场调控光强的器件 |
维尔德常数 | Verdet constant | 表征法拉第旋转强度的材料参数 |
注:本文内容综合凝聚态物理学、光学工程领域权威文献,核心定义与机制描述符合国际标准(ISO 80000-7:2008)。
磁光效应是指磁场与光波在物质中相互作用时引起的光学性质变化现象。这一效应揭示了磁场对光传播特性的调控作用,主要包含以下几种典型表现形式:
磁光效应由法拉第于1845年首次发现,其本质是磁场作用下物质的光学各向异性表现。当光波通过磁化介质或在磁化物质表面反射时,会产生偏振态、相位或传播特性的改变。
法拉第效应
线偏振光沿磁场方向通过介质时,偏振面发生旋转,旋转角度公式为:
$theta_F = V cdot B cdot L$
其中$V$为费尔德常数,$B$为磁感应强度,$L$为光程。该效应具有非互易性,即光反向传播时旋转方向不变。
克尔磁光效应
偏振光在磁化物质表面反射时,偏振状态发生变化。根据磁场方向与入射面的关系,分为极向、纵向和横向克尔效应。
科顿-穆顿效应
光垂直于磁场方向传播时,产生双折射现象,相位差满足:
$Delta = frac{(n_p - n_s) cdot d}{lambda} = D cdot d cdot H$
其中$n_p$、$n_s$为平行与垂直磁场方向的折射率,$H$为磁场强度。
塞曼效应
磁场导致原子光谱线分裂,分为正常塞曼效应(分裂为三条)和反常塞曼效应(分裂为多条)。
磁光效应强度与物质磁化强度正相关,非抗磁性材料(如铁磁体)在外磁场中响应更显著,而抗磁性材料效应较弱。其微观机制涉及磁场作用下电子轨道角动量与自旋的耦合,导致介电张量非对称。
注:如需更详细的公式推导或实验案例,可参考(法拉第效应)、(科顿-穆顿公式)及(克尔效应分类)等来源。
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