
【計】 Faraday rotation effect
Faraday
【電】 farad
rotate; gyrate; gyre; reel; spin; wheel
【計】 rotate; rotation
【化】 rotation
【醫】 circumgyration; rotate; rotation
【經】 rotate
effect
【醫】 effect
法拉第旋轉效應(Faraday Rotation Effect)是磁光效應的重要表現形式,指線偏振光在穿過處于外加磁場中的各向同性介質時,其偏振面發生旋轉的物理現象。該效應由英國科學家邁克爾·法拉第于1845年首次在玻璃中觀察到,标志着磁場與光相互作用研究的開端。
物理機制可解釋為:介質中的電子在磁場作用下産生拉莫爾進動,導緻介質對左旋和右旋圓偏振光呈現不同的折射率。這種雙折射特性使線偏振光的兩個正交分量産生相位差,最終表現為偏振面的整體旋轉。旋轉角度θ滿足公式: $$ θ = V cdot B cdot d $$ 其中V為維爾德常數(介質特性參數),B為磁場強度,d為光傳播路徑長度。
應用領域包括:①光纖通信中的光隔離器設計(防止反射幹擾);②等離子體診斷技術(通過旋轉角度反推磁場分布);③天文觀測(測量星際磁場對脈沖星偏振信號的影響)。美國國家标準技術研究院的最新研究表明,铽镓石榴石晶體在1550nm波長下的維爾德常數可達2450 rad/(T·m),為高性能磁光器件的開發提供了新材料基礎。
主要參考文獻:
法拉第旋轉效應(Faraday Rotation Effect)是一種磁光效應,指線偏振光在特定介質中沿磁場方向傳播時,其偏振面發生旋轉的現象。以下為詳細解釋:
法拉第旋轉效應由邁克爾·法拉第于1845年首次發現。當線偏振光通過處于磁場中的透明介質(如磁化等離子體、鐵氧體或玻璃等)時,光的偏振平面會以傳播方向為軸發生旋轉。旋轉角度與磁場強度及光在介質中的傳播路徑長度成正比。
旋轉角度$theta$可表示為: $$ theta = V cdot B cdot L $$ 其中:
該效應被用于光學電流傳感器、磁光隔離器等設備,尤其在需要非接觸式磁場測量的場景中。其非互易性特性在光纖通信和激光技術中有重要價值。
注:法拉第效應是首個揭示光與電磁場關聯的實驗現象,為電磁理論的發展提供了關鍵依據。
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