Большая Советская энциклопедия - фарадея эффект

один из эффектов магнитооптики. Заключается во вращении плоскости поляризации (См. Вращение плоскости поляризации) электромагнитного излучения (например, Света), распространяющегося в веществе вдоль силовых линий постоянного магнитного поля, проходящих через это вещество. Открыт М. Фарадеем (См. Фарадей) в 1845 н явился первым доказательством наличия прямой связи между магнетизмом и светом.

Феноменологическое объяснение Ф. з. заключается в следующем. Намагниченное вещество в общем случае уже нельзя охарактеризовать единым преломления показателем (См. Преломления показатель) n. Показатели преломления n + и n- для излучения правой и левой круговых поляризаций становятся различными (см. Магнитооптика). Проходящее через изотропную среду линейно поляризованное излучение всегда может быть формально представлено как суперпозиция (наложение) двух поляризованных по правому и левому кругу волн с противоположным направлением вращения. Различие n + и n- приводит к тому, что поляризованные по правому и левому кругу составляющие излучения распространяются в среде с различными фазовыми скоростями, приобретая Разность хода, линейно зависящую от оптической длины пути (См. Оптическая длина пути). В результате плоскость поляризации монохроматического света (См. Монохроматический свет) с длиной волны (после прохождения в среде пути l поворачивается на угол ϑ: (= πl (n + – n-)/λ. Разность (n + – n-) линейно зависит от напряжённости магнитного поля Н (См. Напряжённость магнитного поля) в области не очень сильных полей, в которой в общем случае справедливо соотношение ϑ = VHl, где константа пропорциональности V зависит от свойств вещества, длины волны излучения и температуры и носит название Верде постоянной (См. Верде постоянная).

Ф. э. оказался тесно связанным с Зеемана эффектом, открытым в 1896 и обусловленным расщеплением уровней энергии (См. Уровни энергии) атомов и молекул магнитным полем. Частоты, соответствующие отщепленным уровням, сдвигаются симметрично по отношению к основной частоте. Эта симметричность проявляется, в частности, в том, что Квантовые переходы между этими уровнями при продольном относительно поля распространении света (в этом случае можно считать исходный уровень расщепленным лишь на 2 подуровня) происходят с испусканием и поглощением Фотонов, поляризованных по кругу направо и налево. В результате показатели преломления (и коэффициент поглощения),. слабо зависящие от длины волны (частоты) света, становятся различными для правои левополяризованных по кругу компонент монохроматического излучения. Грубо можно сказать, что различие скоростей обусловлено различием длин волн (частот) света, поглощаемого и переизлучаемого частицами вещества. Строгое описание Ф. э. возможно лишь в рамках квантовой теории.

В Ф. э. ярко проявляется специфический характер вектора напряжённости магнитного поля Н (Н – Осевой вектор, «псевдовектор»). Обусловленное Н направление поворота плоскости поляризации при Ф. э., в отличие от явления естественной оптической активности (См. Оптическая активность), не зависит от направления распространения излучения. Поэтому многократное прохождение света через среду, помещенную в магнитное поле, приводит к возрастанию угла поворота плоскости поляризации в соответствующее число раз. Эта особенность Ф. э. нашла применение при конструировании т. н. невзаимных оптических и микроволновых устройств, Циркуляторов, Гираторов, фазовращателей (См. Фазовращатель) СВЧ и т.д. Ф. э. широко используется в научных исследованиях.

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд.,. М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Волькенштейн М. В., Молекулярная оптика, М. – Л., 1951; Фриш С. Э., Оптические спектры атомов, М. – Л., 1963.

В. С. Запасский.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

1969—1978