Магнитное вращение плоскости поляризации (эффект Фарадея)

МАГНИТНОЕ ВРАЩЕНИЕ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ (ЭФФЕКТ ФАРАДЕЯ) [c.300]

Если линейно поляризованный свет проходит через плоскопараллельный слой вещества, то в некоторых случаях плоскость поляризации света оказывается повернутой относительно своего исходного положения. Это явление называется вращением плоскости поляризации или оптической активностью. Если вещество не находится во внешнем магнитном поле, то оптическая активность и вращение плоскости поляризации называются естественными. В противоположном случае говорят о магнитном вращении плоскости поляризации или эффекте Фарадея. [c.572]

Наряду со знаменитым явлением Фарадея (вращение плоскости поляризации в магнитном поле, 1846 г.), которое было первым исследованным магнитооптическим эффектом, явление Керра сыграло важную роль в обосновании электромагнитной теории света. В более поздние годы (1930 г. и позже) удалось наблюдать двойное лучепреломление под действием электрического поля в парах и газах. Измерения эти гораздо труднее измерений з жидкостях вследствие малости эффекта, зато теория явления приложима к ним с меньшими оговорками. [c.528]

Вращение плоскости поляризации можно создать искусственно даже у оптически неактивных тел, помещая их в сильное магнитное поле (эффект Фарадея). [c.205]

Магнитное двойное лучепреломление. Вращательный эффект, обнаруженный Фарадеем, относится к случаю наблюдения вдоль магнитных силовых линий в этом направлении компоненты зеемановского расщепления поляризованы по кругу. В поперечном зеемановском эффекте компоненты поляризованы линейно параллельно и перпендикулярно к полю (фиг. 5). Магнитное поле не влияет на компонент колебаний электрона, параллельный силовым линиям, но влияет на поперечный компонент. Вследствие атого аналогично циркулярному двойному лучепреломлению в продольном эффекте (эквивалентному факту вращения плоскости поляризации) в поперечном эффекте, вообще говоря, должно наблюдаться обычное двойное лучепреломление, эквивалентное тому, что выхо- [c.199]

Аналогичный член при описывает квадратичный эффект Керра член при Хб дает поляризацию Р = = % ЕНо и описывает вращение плоскости поляризации в магнитном поле, т. е. эффект Фарадея. Наконец, члены с Хз И Х4 наряду с возбуждением фононов световыми волнами описывают и рассеяние света на аку- [c.9]

ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ, различие оптич. св-в среды в зависимости от направления распространения в ней оптического излучения (света) и его поляризации (см. Поляризация света). О. а. проявляется в двойном лучепреломлении, дихроизме, изменении эллиптичности поляризации света и во вращении плоскости поляризации, происходящем в оптически активных в-вах. Естественная O.a. кристаллов обусловлена неодинаковостью по разл. направлениям поля сил, связывающих атомы решётки. Естественная оптич. активность в-в, к-рые проявляют её в любом агрегатном состоянии, связана с асимметрией строения отд. молекул таких в-в и обусловленным ею различием во вз-ствии этих молекул с излучением разл. поляризаций, а также с особенностями возбуждённых состояний эл-нов и ионных остовов в оптически активных кристаллах. Наведённая (искусственная) О. а, возникает в средах, от природы оптически изотропных под действием внеш. полей, выделяющих в таких средах определ. направление. Это может быть электрич. поле (см. Керра эффект), магнитное поле Коттона — Мутона эффект, Фарадея эффект), поле упругих сил (см. Фотоупругость), а также поле сил в потоке жидкости. [c.495]

В общем случае /г+ и tiL определяются компонентами электрической восприимчивости вещества, т. е. теми же физическими процессами, от которых зависит поляризация вещества. Для выбранного вещества и п1 зависят от приложенных внешних постоянных электрического и магнитного полей и т. д. Если разность пХ и п1 становится отличной от нуля вследствие наложения электрического поля, в общем случае имеем дело с электрооптическими эффектами. Если же разность п+ и п- определяется действием постоянного магнитного поля, то в общем случае имеем дело с магнитооптическими эффектами, которые принято разделять на продольные и поперечные в зависимости от того, совпадает ли направление силовых линий магнитного поля с направлением распространения света или является перпендикулярным к нему. В случае продольного наблюдения, если различие в показателях поглощения /с+ и к для двух циркулярных составляющих невелико, наблюдается поворот плоскости поляризации линейно-поляризованного света, называемый эффектом Фарадея или магнитооптическим вращением (МОВ). Если различие в показателях поглощения и к существенно, то наблюдается магнитный циркулярный дихроизм (МЦД). В общем случае, когда имеет место различие и в и п , и в и к , линейно-поляризованный свет становится эллиптически-поляризованным при этом МОВ соответствует угол поворота эллипса поляризации, а МЦД — изменение эллиптичности, т. е. отношения составляющих по главным осям эллипса поляризации. [c.194]

Рис. 30.15. Зависимость величины эффекта Фарадея (угла поворота плоскости поляризации ф) от магнитного поля, параллельного легкой оси [36]. (Пунктир — магниторезонансное вращение толщина образца — 2,3 см, Т 20°К-)

Скорости распространения этих волн различны, поэтому при прохождении некоторого расстояния I плоскость поляризации оказывается повернутой на угол, пропорциональный I (эффект Фарадея). Направление вращения определяется относительно оси, совпадающей с-КГ о, и не зависит от направления распространения. Фазовая скорость волн зависит от величины постоянного магнитного поля, и к-х может сильно отличаться от к . [c.139]

Эффект Зеемана лежит в основе объяснения двух главных магнитооптических явлений — магнитного вращения плоскости поляризации (эффект Фарадея) и магнитного двойного лучепреломления (эффект Коттона — Мутона). Изучение эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов в видимой и ультрафиолетовой областях сыграло большую роль в развитии учения о строении атома, особенно в период, последовавший за созданием теории Бора. В настоящее время исследование эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов представляет собой один из важных методов определения характеристик уровней энергии атомов и значительно облегчает интерпретацию сложных атомных спектров. Изучение зеема-новского расщепления спектральных линий позволяет также получать ценные сведения о магнитных полях, в источниках света, например при исследовании Солнца. [c.102]

Эффект Фарадея в растворах. При измерении магнитного вращения плоскости поляризации возникают дополнительные сравнительно с обычной сиектрополяриметрией трудности. Прежде всего это относится к измерению эффекта Фарадея растворов. В магнитном поле все вещества вращают плоскость поляризации. Поэтому вращение, обусловленное исследуемым веществом, находящимся в растворе в небольшой концентрации, приходится измерять на фоне большого балластного вращения кюветы и растворителя. В зависимости от выбора изучаемого вещества и его концентрации измеряемые эффекты составляют величину от 0,01 до 0,1°. Балластное же вращение в ультрафиолетовой области при толщине кюветы в 1 см больше 10°, т. е. на 2—3 порядка больше измеряемого полезного эффекта. Измерения без компенсации балластного вращения приводят к необходимости высокой стабильности магнитного поля (до 10" ) и других параметров прибора. При измерении же магнитного вращения незначительное изменегше длины волны вследствие дисперсии балластного вращения, которое очень велико, приводит к изменению вращения в ультрафиолетовой области спектра на 0,002—0,003°. Это исключает возможность измерения небольин1Х эффектов. Кроме того, отсутствие компенсации балластного вращения исключает возможность автоматической записи дисперсии исследуемого вещества, так как она маскируется дисперсией балластного вращения. [c.302]

Отметим еще один эффект, применяемый при исследовании растворов, — эффект Фарадея — магнитное вращение плоскости поляризации. Исследуемое оптически неактивное вещество помещается внутрь катушки, расположенной между двумя скрещенными николями (см. рис. 13, в). При выключенной катушке луч света не проходит через скрещенные призмы. Если катушку включить в цепь постоянного тока, появляется продольное магнитное поле, в результате чего через скрещенные призмы проходят лучи света. Поворотом одного из николей можно добиться темноты следовательно, в данном случае имеет место вращение плоскости поляризации света. Величина угла вращения плоскости ф прямо пропорциональна напряженности внешнего магнитного поля Я и длине пути луча I в исслэдуемой среде [c.122]

Теоретический смысл обратного эффекта Зеемана заключается в следующем. Известно, что линии поглощения вещества обусловлены наличием собственных частот колебаний атомов и молекул, составляющих данное вещество. Под действием магнитного поля собственные частоты вещества меняются, следовательно, меняется и положение линий поглощения, т. е. проиеходит раещеп-ление. Вместо одной собственной частоты появляется ряд частот, в простейшем случае — две, смещенные относительно основной частоты на величину Ду. Согласно формуле (21.7) это приводит к изменению показателя преломления. Таким образом устанавливается связь между обратным эффектом Зеемана и явлением вращения плоскости поляризации в магнитном поле (эффект Фарадея, см. 20.3). Действительно, при распространении света вдоль направления магнитного поля вследствие расщепления оптической собственной частоты электрона на две [c.109]

Эффект Фарадея состоит в том, что прозрачные вещества, помещенные в магнитное поле, вызывают вращение плоскости поляризации по мере проникновения в них света, распространяющегося вдоль силовых линий магнитного поля. Точнее говоря, величина вращения пропорциональна составляющей магнитного поля вдоль направления распространения света. При этом вектор гирации, определяемый выражением (4.9.6), пропорционален внешнему магнитному полю [c.113]

На рис. 30.14 представлены характерные изменения величины эффекта Фарадея в красной и фиолетовой областнх спектра при антиферромагнитном упорядочивании. На рис. 30.15 показана вавнсимость угла вращения плоскости поляризации от йапряженности магнитного поля, параллельного легкой осн. Объяснение поведения кривых рис. 30.14 и 30.15 можно найти в обзоре [36]. [c.602]

Вращение плоскости поляризации в магнитном иоле. Оптически неактивные вещества в магнитном поле становятся оптически активными и вращают плоскость поляризации света, распространяющегося в веществе вдоль силовых линий напряженности магнитного поля. Этот эффект был открыт в 1846 г. М. Фарадеем (1791—1867) и называется едением Фарадея. Оно в >1ражас1 влияние магнитного поля на вещество, в результате чего вещество становится оптически активным. [c.284]

Фарадей (Faraday) Майкл (1791-1867) — английский физик, основоположник учения об электромагнитном поле. Учился самостоятельно. Ввел основные понятия электромагнитного поля, высказал идею существования электромагнитных волн. Идею электромагнитного поля А. Эйнштейн рассматривал как самое важное открытие со времен Ньютона и в связи с этим писал Надо иметь могучий дар научного предвидения, чтобы распознать, что в описании электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами . Открыл электромагнитную индукцию. Установил законы электролиза, названные его именем, открыл вращение плоскости поляризации света в магнитном поле (эффект Фарадея). Ввел понятие диэлектрической проницаемости, экспериментально доказал закон сохранения электрического заряда. [c.28]

Суть эффекта Фарадея заключается в следующем. Если к диэлектрику приложить магнитное поле, то можно наблюдать явление вращения плоскости поляризации видимых световых лучей. Если к ферриту для области СВЧ приложить постоянное магнитное поле, то наблюдается явление вращения плоскости поляризации линейно поляризованной электромагнитной волны. Этот эффект и носит название эффекта Фарадея. Эффект Фарадея возникает в области частот, близких к частоте резонансного поглощения. В настоящее время проводятся исследования по применению этого эффекта. Он используется в СВЧ вентилях (схемных элементах с однонаправленной передачей), циркуляторах, фазовращателях, переключателях, модуляторах и др. Применяемые при этом ферриты представляют собой ферриты Ni и Mg. Кроме того, в последнее время исследуются также иттриево-железные гранаты (ЗУгОз-бЕегОз). [c.229]

Я в л ение Фарадея. Исторически первым обнаруженным магнитооптич. эффектом было вращение плоскости поляризации (см.) телами, находящимися в магнитном поле. Явление это открыто Фарадеем в 1846 г. Если в поле сильного электромагнита помещать стекло, различные твердые и жидкие прозрачные тела, то при наблюдении параллельно магнитным силовым линиям происходит вращение плоскости поляризации падающего поляризованного света. Между двумя С1фещенными николями в отсутствии магнитного поля свет не проходит, при наложении же поля свет проникнет, и для того чтобы снова получить темноту, окулярный николь [c.197]

Некоторые растворы и кристаллы редких земель, солей железа и других веществ вращают плоскость поляризации в магнитном поле в направлении, противоположном вращению тока, возбуждающего электромагнит. К этой группе относится много парамагнитных тел, почему и самое вращение иногда называют парамагнитным в отличие от обычного магнитного. По Дорфману и Ладенбургу эффект Фарадея определяется, вообще говоря, двумя причинами. Одна из них, на основе к-рой и построена изложенная теория, сводится к тому, что электронная орбита совершает прецессионное вращение в магнитном поле. Другая состоит в том, что магнитное поле ориентирует атомы благодаря ранее существовавшему в них магнитному моменту. Ориентированные т. о. атомы будут различно реагировать на свет, поляризованный по кругу вправо и влево, и следовательно число электронов, отвечающих на одну и другую волну, будет несколько различным к этому сводится объяснение парамагнитного вращения. В общей квантовой теории (Френкель) разделение двух факторов, диамагнитного и парамагнитного, строго говоря, является недопустимым теория в конце концов должна целиком основываться на характере явления Зеемана для данного вещества. Однако для слабых магнитных полей такое разделение целесообразно и в квантовой теории. Кроме перечисленных вращательных эффектов, вызываемых связанными электронами, Кек наблюдал вращение плоскости поляризации коротких электромагнитных волн при их распространении в ионизованном газе, содержащем свободные электроны и находящемся в магнитном поле. Этот эффект, как показал Эпльтон, может играть большую роль при распространении радиоволн в верхних ионизованных слоях атмосферы (благодаря действию земного магнитного поля). [c.199]

Магнитооптическое вращение плоскости поляризации при излучении. Тесно связано с эффектом Зеемана и Фарадея явление, открытое Ганле, Вудом и Эллетом в резонансном излучении паров ртути и натрия (см. Люминесценция). При возбуждении как поляризованным, так и неполяризованным светом резонансное излучение, рассеиваемое в стороны, таюке частично поляризовано. При наложении слабого магнитного поля (0,5— 10 Ое) перпендикулярно возбуждающему пучку и электрич. вектору световых колебаний можно в направлении поля наблюдать вращение плоскости поляризации излучения и одновременно снижение степени поляризации. Яв-явние объясняется тем, что процесс излуче- [c.199]

Наряду с естественным двойным лучепреломлением можно создать искусственную анизотропию при помощи наложения на прозрачное вещество электрического поля (явление Керра). Прозрачное вещество, помещенное в магнитное поле, приобретает способность вращения плоскости поляризации света, распространяющегося вдоль линий сил магнитного поля (явление Фарадея). Оба эти эффекта широко используются для различных технических целей. Одно из важнейших явлений, возникающих под действием света в веществе, представляет собой явление фотоэффекта, заключающееся в вырывании зарядов из поверхности вещества наружу (внешний фотоэффект) или в изменении сопротивления тел при освещении (фотопроводимость) или, наконец, в создании э. д. с. на границе разнородных материало в (вентильный фотоэффект). Подробнее см. фотоэлементы стр. 704. [c.339]

Еще одним способом определения структуры промежуточного состояния является нанесение на поверхность образца тонкого слоя прозрачного вещества, обладающего большим эффектом Фарадея, т. е. вращением плоскости поляризации света в магнитном поле. Освещение поляризованным светом и наблюдение отраженного света с помощью поляроида дает весьма контрастную картину слоев нормальной и сверхпроводящей фаз. Можно даже наблюдать их динамику при изменении внешнего поля Лэнг, Риндерер, 1972) [144]. [c.281]

Я уже упоминал, что магнитооптические эффекты в кристаллах — достаточно быстродействующие, чтобы использовать их в широкополосных модуляторах света. Недавно Р. С. Лекроу из лаборатории компании Белл построил такой модулятор, используя эффект Фарадея. Эффект Фарадея — это вращение плоскости поляризации световой волны, проходящей через вещество в направлении, параллельном внешнему магнитному полю. Он имеет место в газах, жидкостях и твердых телах. Он назван так но имени Майкла Фарадея, открывшего этот эффект в стекле в 1845 году. [c.82]

Вращение плоскости поляризации света — явление, совершенно отличное от описанного выше превращения линейной поляризации в эллиптическую. В среде, в которой осуществляется эффект Фарадея, при прохождении света сохраняющимися являются два состояния поляризации правая и левая компоненты поляризованного по кругу света. В этом состоит отличие от обсуждавшейся выше двулучепреломляющей среды, где сохраняется линейная поляризация. Когда линейно поляризованная световая волна входит в среду, где действует эффект Фарадея, она выступает как комбинация двух право- и левополяризованных волн с одинаковой амплитудой. В намагниченной среде эти два состояния с круговой поляризацией распространяются с разными скоростями. Возникновение разности фазы между Ними в результате этого приводит к тому, что при сложении их образуется состояние с линейной поляризацией, в котором плоскость поляризации повернута относительно ее первоначальной ориентации. Величина поворота пропорциональна компоненте магнитной индукции в направлении распространения. Эту компоненту можно изменить, меняя величину внешнего магнитного поля. В итоге поворот плоскости поляризации может быть преобразован в амплитудную модуляцию, если пропустить луч через поляризатор. [c.82]

Рис. 5. Магнитооптический модулятор работает на основе эффекта Фарадея вращения плоскости поляризации световой волны при ее прохождении в среде в направлении, параллельном внешнему магнитному полю, в этом модуляторе плоскость поляризации света инфракрасного лазера вращается кристаллом железо-иттриевого граната (ЖИГ). Величина угла поворота определяется модулирующим магнитным полем, направленным вдоль оси стержня жиг. Вторая призма превращает модуляцию поляризации в амплитудную модуляцию.

Для измерений магн. полей используются магнитные зонды — соленоиды разл. размеров, вводимые в плазму. Такой зонд регистрирует дН1дЬ, а для получения напряжённости магн. поля Н сигнал с зонда интегрируется. В косм, плазме магн. поля измеряются феррозондами и квантовыми магнетометрами, а также по вращению плоскости поляризации Фарадея эффект). [c.155]

Расщепление спектр, линий влечёт за собой соответствующее расщепление дисперс, кривых, характеризующих зависимость показателя преломления среды от длины волны излучения (см. Дисперсия Света, Преломление света). В результате при продольном (по полю) распространении показатели преломления для света с правой и левой круговыми поляризациями становятся различными (магнитное циркулярное двойное лучепреломление), а линейно поляризованный монохроматич. свет, проходя через среду, испытывает вращение плоскости поляризации. Последнее явление носит назв. Фарадея эффекта. В области линии поглощения фарадеевское вращение проявляет характерную немонотонную зависимость от длины волны — эффект Мака-луао — Корбин о. При поперечном относительно магн, поля распространении света различие показателей преломления для линейных поляризаций приводит к линейному магнитному двойному лучепреломлению, известному как Коттона — Мутона эффект (или эффект Фохта), Изучение и использование всех этих эффектов входит в круг проблем совр. М. [c.382]

Плоскополяриаованное колебание Е можно представить в виде двух круговых противоположно направленных колебаний (рис. 11.21, а) Е,, поляризованного по кругу вправо, и Еа, поляризованного по кругу влево. В каждый момент времени эти составляющие образуют с плоскостью колебаний АА равные углы и в сумме дают вектор Е, лежащий в этой плоскости. Если такие колебания попадают в среду, в которой скорость распространения право-и левополяризованной составляющих оказывается неодинаковой, например е, < Са, то колебание Ej будет отставать от колебания Ез и по выходе из среды между ними возникнет разность фаз S. Складываясь, колебания Ei и Е дают снова плоскополяризованное колебание Е, но с плоскостью колебаний ВВ, повернутой относительно начального положения этой плоскости АА на угол 6/2 в направлении вращения более быстро распространяющегося колебания Ej (рис. 11.21, б). Такое явление поворота (вращения) плоскости колебаний или соответственно плоскости поляризации плоскополяризованной электромагнитной волны происходит при прохождении ее через намагниченный ферро- и ферримагнетик в направлении приложенного намагничивающего поля Н (в продольном магнитном поле). Это явление было открыто Фарадеем и называется эффектом Фарадея В металлических ферромагнетиках, сильно поглощающих электромагнитные волны, явление Фарадея можно наблюдать лишь в тонких пленках. В ферритах с высоким удельным электрическим сопротивлением, слабо поглощающим энергию электромагнитной волны, эффект Фарадея может быть реализован в образцах длиной в [c.307]

ЭФФЕКТ [тепловой стандартный характеризуется изменением изобарно-изотермного потенциала в процессе образования одного моля химического соединения из простых веществ при условии, что процесс является изотермическим (t = 25" С), а исходные простые вещества и образующиеся соединения находятся при давлении 98 кПа Фарадея состоит в том, что оптически неактивная среда приобретает под действием внешнего магнитного поля способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль направления поля Фуко состоит в том, что в течение времени плоскость качания сферического маятника поворачивается на определенный угол в сторону против вращения Земли Холла заключайся в том, что в металле или полупроводнике с током, помещенном в магнитное поле, перпендикулярное к вектору плотности тока, возникает поперечное поле и разность потенциалов фотопьезоэлектрическнй — возникновение ЭДС в однородном полупроводнике при одновременном одностороннем его сжатии и освещении Штарка состоит в расщеплении и сдвиге спектральных линий под действием на излучающее вещество внещнего электрического поля] [c.302]

Первым историческим доказательством связи между оптикой и электромагнетизмом стал открытый в 1846 г. Фарадеем эффект магнитооптического вращения (рис. 12.23, а). При помещении оптически неактивного вещества, например обыкновенного стекла, в продольное магтпиное поле плоскость поляризации поворачивается на угол ф = УВ(1, где V — постоянная Верде, зависящая от свойств вещества и длины волны. Эффект Фарадея обусловлен тем, что для заряженных частиц одного знака в магнитном поле имеется определенное направление вращения под действием силы Лоренца, поэтому условия распространения для право- и левоциркулярных волн оказываются различными. В отличие от естественной оптической активности, при эффекте Фарадея реверсирование направления луча приводит к удвоению угла поворота ф, что позволяет конструировать оптические вентили (рис. 12.23, б). [c.210]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...