Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 磁光效应
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun Jun  1 09:23:24 2003)

原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现

象称为法拉第效应。具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通

过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的

性质、光程和磁场强度等因素有关。其规律为
ψ＝VlHcosα
式中，ψ为振动面旋转的角度，l为光程，H为磁场强度，α为光线与磁场的夹角，V为比

例常数，称费尔德常数，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性

强弱的参量。
不同介质，振动面的旋转方向不同。顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或

正旋介质，V为正值。反之，则称为左旋或负旋介质，V为负值。
    对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无

关。这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。就是说，天然旋光性物质，它的

振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。例如，光线两次

通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，

振动面并没旋转。可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，

其振动面的旋转角是叠加的。因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可

得到旋转角累加。
磁光调制器就是根据法拉第效应制成的。将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬

CrBr3）置于激磁线圈中。在它的左右两边，各加一个偏振片。安装时，使它们的光轴彼

此垂直。没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。达到检偏振

片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏

振片无光输出。有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片

则有光输出。光输出的强弱与磁致的旋转角ψ有关。这就是磁光调制器的工作原理。
    出射光的强度I和调制度M可表示为
I＝I0sinψ
Mm＝cos2ψmax
式中，ψmax为最大的旋转角。
    这种调制器的缺点是，因激磁线圈感抗较大，所以频带窄，且调制性能与介质的温

度有关。
    磁光隔离器也可以说是单向导光器，它也是根据法拉第效应制成的。它的结构与磁

光调制器类似。将磁光材料如康宁（Corning） 8363号玻璃，放到磁通密度为2700高斯

（0.27韦伯/米2）的磁场中，材料厚度为14cm时，旋转角可达45°。如果首先使入口处

的起偏振器和出口处的检偏振器的光轴方向彼此相差45°。这时，达到检偏振器的入射

光，因偏振面旋转了45°，所以能够通过检偏振器。而从检偏振器反射回来的光，按原

路到达起偏振器时，因振动面按同一方向又旋转了45°。和原入射光相比，振动面已发

生了90°的旋转，所以不能通过起偏器。这就形成了光的单向传输系统，故称其为隔离

器。

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