Faraday effekten

Faraday effekten blev opdaget i 1845 af fysikeren Michael Faraday, og forsøg på at påvise vekselvirkning mellem lys og et magnetfelt. Effekten beskrives, hvordan polarisationsplanet af lys kan ændre og viser, hvordan forstyrrelsen er proportional med intensiteten af ​​magnetfeltet komponent i udbredelsesretningen af ​​lyset bølge.

Faraday, en magneto-optisk effekt, virkning er den første eksperimentelle bevis på, at lys og magnetisme er forbundet. I dag det teoretiske grundlag for at definere dette forhold kaldes elektromagnetisk teori, og blev udviklet af James Clerk Maxwell mellem 1860 og 70. Denne effekt forekommer i mest gennemsigtige dielektriske materialer ramt af kraftige magnetfelter til at rotere polarisering 90 grader).

Faraday effekten er resultatet af et ferromagnetisk resonans, når permeabiliteten af ​​et materiale er repræsenteret ved en tensor. Denne resonans forårsager bølger nedbrydes i to cirkulært polariseret bjælker, som udbreder med forskellige hastigheder. Ejendommen er kendt som en cirkulær dobbeltbrydning. Bjælkerne er derefter rekombineret at nå den grænseflade, således at det endelige resulterende bølgeform har en rotation af dens polarisationsplan.

Beregning af virkningerne

For at bestemme graden af ​​drejning af polarisationsplanet af de forskellige materialer, der anvendes følgende formel:

hvor:

  • β er rotationsvinklen
  • B er magnetisk fluxtæthed i retning af formering
  • d er den optiske vejlængde
  • er Verdet konstant af materialet. Denne værdi er en empirisk konstant, der viser proportionalitet mellem banen og rotationen af ​​polarisationsplanet for forskellige materialer. En positiv værdi af denne konstant, hvilket antyder, at drejning mod uret af flyet er og omvendt en negativ værdi angiver en rotation med uret.

Nogle materialer, såsom gennemsigtige terbium gallium legeringer har en værdi på ekstremt høje Verdet konstant. Hvis således en bar af dette materiale anbringes i et stærkt magnetfelt, kan Faraday drejningsvinklen være 0,78 rad. Denne effekt tillader konstruktionen af ​​Faraday rotator, som har den egenskab at isolere nogle af komponenterne i det transmitterede lys i én retning. Lignende isolering er bygget i systemer, der anvender mikroovn ferrit stænger i en bølgeleder indpakket i et magnetfelt.

Applikationer

Faraday effekten vurderes af stor betydning på områder som astronomi, som bruger den i at måle den magnetiske feltstyrke af radio- pulsarer, som kan estimeres ved den kombinerede virkning af rotation af polarisering flyet og forsinkelse eksisterende mellem radio pulser ved forskellige bølgelængder. De samme oplysninger kan fås i andre andre end pulsarer stjernernes objekter.

Antages det, at en lysstråle passerer gennem interstellare medium, hvori der er en vis mængde frie elektroner, kan det ses, at der er et brydningsindeks, der er at gøre lyset udbreder sig i to cirkulært polariserede modes. Faraday effekt i interstellare skyer, i modsætning til hvad der sker i væsker og faste stoffer, har en enkel afhængighed af bølgelængde af lys, som dette:

Hvor den samlede virkning af denne forstyrrelse, karakteriseret ved MR, måling af rotation angiver rotationen af ​​polarisationsplanet som funktion af B og elektrontætheden, ne; både kan variere langs lysvejen, således har vi:

hvor:

  • e er ladningen af ​​en elektron
  • m er massen af ​​en elektron
  • c er lysets hastighed i vakuum

Radiobølger passerer gennem ionosfæren er også underlagt rotation af polarisationsplan af Faraday effekten, og effekten er proportional med kvadratet af bølgelængden. Ved 435 MHz, kan det forventes, at bølgerne har ændret deres polarisationsplan i 1,5 fuldstændigt, fordi transit gennem ionosfæren rotationer, mens bølger af 1,2 GHz gøre i omkring en fjerdedel af en fuld rotation.

I elektroteknik, er denne effekt også brugt som en arbejdsgruppe princip i optisk strømtransformer.

Forrige artikel Federico Rasic
Næste artikel Farmakognosi