Magnetooptický efekt - Magneto-optic effect
![]() | tento článek možná matoucí nebo nejasné čtenářům.Červenec 2010) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |
A magnetooptický efekt je jakýkoli z řady jevů, ve kterých elektromagnetická vlna šíří se médiem, které bylo změněno přítomností kvazistatika magnetické pole. V takovém médiu, které se také nazývá gyrotropní nebo gyromagnetický, eliptická polarizace rotující vlevo a vpravo se může šířit různými rychlostmi, což vede k řadě důležitých jevů. Když je světlo přenášeno přes vrstvu magnetooptického materiálu, výsledek se nazývá Faradayův efekt: letadlo polarizace lze otáčet, tvořící a Faradayův rotátor. Výsledky odrazu od magnetooptického materiálu jsou známé jako magnetooptický efekt Kerr (nezaměňovat s nelineární Kerrův efekt ).
Magnetooptické efekty se obecně rozpadají symetrie obrácení času lokálně (tj. když se uvažuje pouze šíření světla, a nikoli zdroj magnetického pole), jakož i Lorentzova vzájemnost, což je nezbytná podmínka pro konstrukci zařízení jako optické izolátory (kterým světlo prochází v jednom směru, ale ne v druhém).
Dva gyrotropní materiály se obrácenými směry otáčení dvou hlavních polarizací, které odpovídají tenzorům komplexních konjugátů ε pro bezztrátová média, se nazývají optické izomery.
Gyrotropní permitivita
Zejména v magneticko-optickém materiálu je přítomnost magnetického pole (buď externě aplikována, nebo proto, že samotný materiál je feromagnetický ) může způsobit změnu v permitivita tenzor ε materiálu. Ε se stává anizotropní, matice 3 × 3, s komplex mimo diagonální složky, samozřejmě v závislosti na frekvenci ω dopadajícího světla. Pokud lze zanedbat absorpční ztráty, ε je a Hermitova matice. Výsledný hlavní osy se také stávají složitými, což odpovídá elipticky polarizovanému světlu, kde levotočivá a pravotočivá polarizace mohou cestovat různými rychlostmi (analogicky k dvojlom ).
Přesněji řečeno, pro případ, kdy lze zanedbávat absorpční ztráty, je nejobecnější formou Hermitian ε:
nebo ekvivalentně vztah mezi pole posunutí D a elektrické pole E je:
kde je skutečný symetrická matice a je skutečný pseudovektor volal vektor gyrace, jehož velikost je obecně malá ve srovnání s vlastními hodnotami . Směr G se nazývá osa gyrace materiálu. K první objednávce G je úměrná použitému magnetické pole:
kde je magnetooptická susceptibilita (A skalární v izotropních médiích, ale obecněji tenzor ). Pokud tato citlivost sama závisí na elektrickém poli, lze získat a nelineární optický účinek magnetooptické parametrické generování (něco podobného a Pockelsův efekt jehož síla je řízena aplikovaným magnetickým polem).
Nejjednodušší případ je analyzovat G je hlavní osa (vlastní vektor) a další dvě vlastní čísla jsou identické. Pak, pokud to necháme G ležet v z směr pro jednoduchost, tenzor ε se zjednoduší do tvaru:
Nejčastěji se uvažuje o šíření světla v z směr (rovnoběžný s G). V tomto případě jsou řešení elipticky polarizované elektromagnetické vlny s fázové rychlosti (kde μ je magnetická permeabilita ). Tento rozdíl ve fázových rychlostech vede k Faradayovu efektu.
Pro světlo šířící se čistě kolmo k ose gyrace jsou vlastnosti známé jako Efekt Bavlna-Mouton a používá se pro Oběhové čerpadlo.
Kerrova rotace a Kerrova elipticita
Kerrova rotace a Kerrova elipticita jsou změny v polarizaci dopadajícího světla, které přichází do styku s gyomagnetickým materiálem. Kerrova rotace je rotace v rovině polarizace procházejícího světla a Kerrova elipticita je poměr hlavní a vedlejší osy elipsy sledovaný elipticky polarizované světlo v rovině, kterou se šíří. Změny v orientaci polarizovaného dopadajícího světla lze kvantifikovat pomocí těchto dvou vlastností.

Podle klasické fyziky se rychlost světla mění s permitivitou materiálu:
kde je rychlost světla skrz materiál, je materiální permitivita a je materiálová propustnost. Protože permitivita je anizotropní, bude polarizované světlo různých orientací cestovat různými rychlostmi.
To lze lépe pochopit, vezmeme-li v úvahu vlnu světla, která je kruhově polarizovaná (při pohledu vpravo). Pokud tato vlna interaguje s materiálem, při kterém horizontální složka (zelená sinusoida) cestuje jinou rychlostí než vertikální složka (modrá sinusoida), obě složky vypadnou z 90stupňového fázového rozdílu (požadovaného pro kruhovou polarizaci), čímž změní Kerrova elipticita
Změna v Kerrově rotaci je nejsnáze rozpoznatelná v lineárně polarizovaném světle, které lze rozdělit na dvě části Kruhově polarizovaný komponenty: levostranné kruhové polarizované světlo (LCP) a pravostranné kruhové polarizované světlo (RCP). Anizotropie permitivity materiálu Magneto Optic způsobuje rozdíl v rychlosti LCP a RCP světla, což způsobí změnu úhlu polarizovaného světla. Materiály, které vykazují tuto vlastnost, jsou známé jako Dvojlom.
Z této rotace můžeme vypočítat rozdíl ve složkách ortogonální rychlosti, najít anizotropní permitivitu, najít vektor gyrace a vypočítat aplikované magnetické pole[1]
Viz také
Reference
- ^ Garcia-Merino, J. A. „Magneto-vodivost a magneticky řízená nelineární optická propustnost ve vícestěnných uhlíkových nanotrubičkách“. Optika Express. 24 (17): 19552–19557. doi:10.1364 / OE.24.019552.
- Federální norma 1037C a od MIL-STD-188
- Lev Davídovich Landau; Evgeniĭ Mikhaĭlovich Lifshit︠s︡ (1960). Elektrodynamika spojitých médií. Pergamon Press. p. 82. Citováno 3. června 2012.
- Jackson, John David (1998). Klasická elektrodynamika (3. vyd.). New York: Wiley. s. 6–10. ISBN 978-0471309321.
- Jonsson, Fredrik; Flytzanis, Christos (1. listopadu 1999). "Optické parametrické generování a fázová shoda v magnetooptických médiích". Optická písmena. 24 (21): 1514. Bibcode:1999OptL ... 24.1514J. doi:10.1364 / OL.24.001514.
- Pershan, P. S. (1. ledna 1967). „Magnetooptické efekty“. Journal of Applied Physics. 38 (3): 1482. Bibcode:1967JAP .... 38.1482P. doi:10.1063/1.1709678.
- Freiser, M. (1. června 1968). "Průzkum magnetooptických účinků". Transakce IEEE na magnetice. 4 (2): 152–161. Bibcode:1968ITM ..... 4..152F. doi:10.1109 / TMAG.1968.1066210.
- Širokopásmová magnetooptická spektroskopie
Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Obecná správa služeb dokument: „Federální norma 1037C“.