磁致旋光英文解释翻译、磁致旋光的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 magnetic opticity; magnetic rotation; magneto-optical rotation
分词翻译:
磁的英语翻译:
magnetism
致的英语翻译:
deliver; devote; extend; cause; delicate; fine; incur; send
旋的英语翻译:
screw; spin; whirl; come back; lathe; return; revolve; soon
【医】 administer; spin
光的英语翻译:
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【医】 light; phot-; photo-
专业解析
磁致旋光(Magneto-optic effect)是物理学中描述磁场对光偏振态产生影响的一类现象的总称。其核心指当线偏振光沿外加磁场方向(或存在反平行分量)通过某些透明介质(如玻璃、晶体、液体或气体)传播时,其偏振面发生旋转的现象。这种旋转被称为法拉第旋转(Faraday rotation),是磁致旋光效应中最典型的表现。
-
核心定义与表现:
磁致旋光特指介质在磁场作用下呈现旋光性。当一束线偏振光平行于外加磁场方向穿过该介质时,其偏振面(即电场矢量振动方向所在的平面)会绕着光的传播方向发生旋转。旋转角度的大小与介质的性质、磁场的强度、光在介质中传播的距离成正比。旋转方向(左旋或右旋)取决于磁场的方向和介质本身的性质(维尔德常数V的符号),与光的传播方向无关。这是磁致旋光与自然旋光(旋转方向与光传播方向有关)的关键区别。
-
数学表达(维尔德公式):
法拉第旋转角 $theta$ 的定量关系由维尔德公式(Verdet's formula)给出:
$$
theta = V cdot B cdot L
$$
其中:
- $theta$ 是偏振面的旋转角度(单位:弧度或度)。
- $V$ 是维尔德常数(Verdet constant),是表征介质磁光特性的材料常数,单位通常是弧度/(特斯拉·米) [rad/(T·m)] 或 分钟/(奥斯特·厘米) [min/(Oe·cm)]。其数值和符号(正负)取决于介质材料、光的波长和温度。
- $B$ 是外加磁场的磁感应强度(单位:特斯拉 T)。
- $L$ 是光在介质中传播的路径长度(单位:米 m)。
-
物理机制:
磁致旋光效应的微观机制源于磁场对介质中带电粒子(主要是电子)运动状态的影响。磁场使介质中电子的轨道或自旋发生进动(拉莫尔进动),导致介质对左旋圆偏振光和右旋圆偏振光呈现出不同的折射率($n+$ 和 $n-$)。这种折射率的差异(圆双折射)使得线偏振光(可视为左旋和右旋圆偏振光的叠加)在传播过程中,其合成偏振方向发生连续旋转,表现为偏振面的法拉第旋转。
-
应用价值:
磁致旋光效应在现代光学和光电子技术中具有重要应用:
- 光学隔离器:利用法拉第旋转的非互易性(旋转方向只取决于磁场方向,与光传播方向无关),结合偏振元件,实现光的单向传输,保护激光器等光源免受反射光干扰。
- 磁光调制器:通过改变磁场强度来调制通过光的偏振态或强度。
- 磁光存储:利用激光和局部磁场在磁光材料(如稀土-过渡金属合金)上读写信息。
- 磁场传感:通过精确测量法拉第旋转角来探测磁场强度。
- 基础研究:用于研究材料的电子结构、能带特性、磁性等。
引用参考:
- Born, M., & Wolf, E. (1999). Principles of Optics (7th ed.). Cambridge University Press. (经典光学教材,详细阐述电磁理论框架下的磁光效应)
- Yariv, A., & Yeh, P. (2007). Photonics: Optical Electronics in Modern Communications (6th ed.). Oxford University Press. (阐述磁光效应原理及其在光隔离器等器件中的应用)
- Scott, G. B., & Lacklison, D. E. (1976). Magnetooptic Properties and Applications of Bismuth Substituted Iron Garnets. IEEE Transactions on Magnetics, 12(4), 292-311. (讨论特定磁光材料特性与应用)
- Encyclopedia Britannica. Faraday effect. (权威百科全书对法拉第效应的定义和解释)
网络扩展解释
磁致旋光(又称法拉第效应)是一种磁光效应,指线偏振光在磁场作用下通过某些介质时,其偏振面发生旋转的现象。以下是详细解释:
一、基本概念
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现象描述
当平面偏振光沿磁场方向(磁力线方向)通过介质(如石英、玻璃等)时,其偏振面会旋转一定角度。旋转方向与磁场方向相关,且旋转角度大小与磁场强度、光通过介质的路径长度成正比。
-
发现历史
由英国物理学家迈克尔·法拉第于1846年首次发现,故称法拉第效应。
二、物理机制
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塞曼效应与能级分裂
介质分子中的简并能级(基态或激发态)在磁场作用下发生分裂,导致左旋和右旋圆偏振光的共振吸收频率不同,折射率((n_L)和(n_R))产生差异。
-
偏振面旋转公式
旋转角度(phi)满足:
$$
phi = V cdot B cdot l
$$
其中:
- (V)为费尔德常数(Verdet常数),与介质材料和光波长相关;
- (B)为磁场强度;
- (l)为光在介质中的传播路径长度。
三、关键特性
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非互易性
旋转方向仅由磁场方向决定,与光的传播方向无关。例如,光往返通过同一磁场时,旋转角度会叠加而非抵消。
-
与自然旋光的区别
- 自然旋光:某些晶体(如石英)固有特性,无需磁场;
- 磁致旋光:需外加磁场,且可通过改变磁场方向控制偏振旋转方向。
四、实际应用
法拉第效应在光学器件中广泛应用,如:
- 光隔离器:防止光路中反射光干扰光源;
- 磁场传感器:通过偏振旋转测量磁场强度;
- 磁光存储:用于高密度数据存储技术(参考的提问背景,具体应用需结合实验或工程场景)。
参考文献
- 理论机制与公式:
- 现象发现与特性:
- 实验方法示例:
如需更详细的实验步骤或数学推导,可参考相关学术文献或权威教材。
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