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1845年M.法拉第發現在強磁場中的玻璃產生這種效應,以後發現其他非旋光的固、液、氣態物質都有這種效應。法拉第效應可用於混合碳水化合物成分分析和分子結構研究。近年來在激光技術中這一效應被利用來製作光隔離器和紅外調製器。

目錄

1 法拉第效應 -簡介

也稱磁致旋光。

在處於磁場中的均勻各向同性媒質內,線偏振光束沿磁場方向傳播時,振動面發生旋轉的現象。1845年M.法拉第發現在強磁場中的玻璃產生這種效應,以後發現其他非旋光的固、液、氣態物質都有這種效應。設磁感應強度為B,光在物質中經過的路徑長度為d,則振動面轉動的角度為

ψVBd, (1)

式中V稱為費爾德常數,與物質的性質、溫度以及光的頻率(波長)有關。在一定物質中不論光是沿磁場方向或逆磁場方向傳播,振動面的轉向都一樣,只由磁場方向決定。若轉向與磁場方向成右手螺旋關係,該物質的V取為正值,即ψ>0。這樣,光來回傳播同樣距離后,其振動面的轉角等於單程轉角的兩倍。這是磁致旋光與天然旋光的區別(天然旋光情形,在來回傳播同樣距離后振動面恢復原來方位)。

法拉第效應與塞曼效應有密切聯繫。磁場影響物質分子(原子)中電子的運動,使無磁場時的一條吸收線對於平行於磁場方向傳播的入射光分裂為兩條,分別對應於右旋和左旋圓偏振光的吸收線,二者頻率略有不同(倒塞曼效應);而且對於這兩種圓偏振光又有分別對應的色散曲線。最簡單情形如圖a所示(面對磁場的指向觀察)。這時,物質對任一頻率的兩種圓偏振光有不同的折射率n+(左旋)和n_(右旋),從而入射的線偏振光的振動面在傳播中發生旋轉,轉角為

法拉第效應(2)

圖b中畫出n_-n+的曲線。可以看出,圖中在吸收線之外ψ>0,而在吸收線之間ψ<0;在吸收線區域及其附近,ψ值很大。由於吸收線的裂距2Δω正比於B,在遠離吸收線區域n_-n+也近似正比於B,故有式(1)。天然旋光物質中發生磁致旋光現象時,應考慮上述兩種效應的疊加。鐵磁物質表現出很強的法拉第效應。這時ψ決定於物質中的磁化強度而不是外加磁場。
法拉第效應法拉第效應

  

法拉第效應可用於混合碳水化合物成分分析和分子結構研究。近年來在激光技術中這一效應被利用來製作光隔離器和紅外調製器。

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