ФАРАДЕЯ ЭФФЕКТ

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

Феноменологич. объяснение Ф. з. заключается в следующем. Намагниченное вещество в общем случае уже нельзя охарактеризовать единым преломления показателем п. Показатели преломления n₊ и п_ 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 п₊ и п_ 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. В результате плоскость поляризации монохроматического света с длиной волны X после прохождения в среде пути l поворачивается на угол Ф: O = = пl(п₊ - n_)/Ч. Разность (п₊ - п_) линейно зависит от напряжённости магнитного поля Н в области не очень сильных полей, в к-рой в общем случае справедливо соотношение

где константа пропорциональности V зависит от свойств вещества, длины волны излучения и темп-ры и носит назв. Верде постоянной.

Ф. э. оказался тесно связанным с Зее-мана эффектом, открытым в 1896 и обусловленным расщеплением уровней энергии атомов и молекул магнитным полем. Частоты, соответствующие отщеплённым уровням, сдвигаются симметрично по отношению к осн. 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 расщеплённым лишь на 2 подуровня) происходят с испусканием и поглощением фотонов, поляризованных по кругу направо и налево. В результате показатели

преломления (и коэфф. поглощения), слабо зависящие от длины волны (частоты) света, становятся различными для право- и левополяризованных по кругу компонент монохроматич. 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 специфич. характер вектора напряжённости магнитного поля Н (Н - осевой вектор, "псевдовектор"). Обусловленное Н направление поворота плоскости поляризации при Ф. э., в отличие от явления естеств. оптической активности, не зависит от направления распространения излучения. Поэтому многократное прохождение света через среду, помещённую 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 оптич. и микроволновых устройств, циркуляторов, гираторов, фазовращателей СВЧ и т. д. Ф. э. широко используется в науч. 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.

B.C. Запасский.