
magnetism
【化】 light effect
【醫】 photo-effect
磁光效應(Magneto-optical Effect)是指物質的光學性質(如折射率、吸收系數、偏振狀态等)在外加磁場作用下發生改變的現象。該效應揭示了光與磁場在物質中的相互作用,是凝聚态物理和光電子學的重要研究領域。以下從漢英詞典角度進行詳細解釋:
中文術語:磁光效應
英文術語:Magneto-optical Effect
定義:當線偏振光穿過置于磁場中的介質時,其偏振面發生旋轉,或介質對光的吸收/反射特性隨磁場變化的現象。
典型類型:
物理機制:
磁場改變介質中帶電粒子(如電子)的運動軌迹,影響其與光波的相互作用,導緻介電張量産生非對角分量,進而改變光的傳播特性。
利用激光在磁性薄膜上寫入/讀取數據(如早期光盤技術),依賴克爾效應實現高密度信息存儲。
來源:美國光學學會《光學百科全書》(Optica Publishing Group)
基于法拉第效應的非互易性,實現光信號單向傳輸,保護激光器免受反射光幹擾。
來源:IEEE光子學協會技術報告(IEEE Photonics Society)
用于磁場分布可視化、生物磁信號檢測等,如量子磁力計中的偏振調制探測。
來源:英國物理學會《物理學報D輯》(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 | 解釋 |
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偏振面旋轉 | Polarization rotation | 光偏振方向隨磁場偏轉的角度 |
磁緻圓二色性 | Magnetic circular dichroism | 介質對左右旋圓偏振光吸收率差異 |
磁光調制器 | Magneto-optical modulator | 利用磁場調控光強的器件 |
維爾德常數 | Verdet constant | 表征法拉第旋轉強度的材料參數 |
注:本文内容綜合凝聚态物理學、光學工程領域權威文獻,核心定義與機制描述符合國際标準(ISO 80000-7:2008)。
磁光效應是指磁場與光波在物質中相互作用時引起的光學性質變化現象。這一效應揭示了磁場對光傳播特性的調控作用,主要包含以下幾種典型表現形式:
磁光效應由法拉第于1845年首次發現,其本質是磁場作用下物質的光學各向異性表現。當光波通過磁化介質或在磁化物質表面反射時,會産生偏振态、相位或傳播特性的改變。
法拉第效應
線偏振光沿磁場方向通過介質時,偏振面發生旋轉,旋轉角度公式為:
$theta_F = V cdot B cdot L$
其中$V$為費爾德常數,$B$為磁感應強度,$L$為光程。該效應具有非互易性,即光反向傳播時旋轉方向不變。
克爾磁光效應
偏振光在磁化物質表面反射時,偏振狀态發生變化。根據磁場方向與入射面的關系,分為極向、縱向和橫向克爾效應。
科頓-穆頓效應
光垂直于磁場方向傳播時,産生雙折射現象,相位差滿足:
$Delta = frac{(n_p - n_s) cdot d}{lambda} = D cdot d cdot H$
其中$n_p$、$n_s$為平行與垂直磁場方向的折射率,$H$為磁場強度。
塞曼效應
磁場導緻原子光譜線分裂,分為正常塞曼效應(分裂為三條)和反常塞曼效應(分裂為多條)。
磁光效應強度與物質磁化強度正相關,非抗磁性材料(如鐵磁體)在外磁場中響應更顯著,而抗磁性材料效應較弱。其微觀機制涉及磁場作用下電子軌道角動量與自旋的耦合,導緻介電張量非對稱。
注:如需更詳細的公式推導或實驗案例,可參考(法拉第效應)、(科頓-穆頓公式)及(克爾效應分類)等來源。
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