法拉第效应说明了什么原理(法拉第效应的物理意义)

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1845年，法拉第在探索电磁现象和光学现象之间的关系时，发现了一个现象当一束平面偏振光通过介质时，如果沿着光的传播方向施加一个磁场，就会观察到光的偏振面通过一个样品后转过一个角度，即磁场使介质具有旋光性。这种现象被称为法拉第效应。法拉第效应也叫磁旋转效应。发现磁光旋转存在于非光学固体、液体和气体中。[10]

旋光效应的实验装置分为两部分(1)一束平面偏振光通过介质，(2)沿光的传播方向施加磁场。

这里需要说明的是平面偏振光的概念。所谓平面偏振光，分为左旋偏振光和右旋偏振光。如果把左旋偏振光和右旋偏振光合在一起，合成光就会失去偏振，变成普通光。也就是说，实验中使用的平面偏振光具有单一偏振性质，要么是左旋偏振光，要么是右旋偏振光。

磁旋光效应的关键是磁场对偏振光的作用。磁场是旋转的质量场，光是质量波，本质上是一样的。，磁场会对光波产生影响。形象地说，磁场和光波是质量场的“漩涡”。光波在磁场中传播，其旋转方向必须与磁场方向一致。

以原子磁场为例。原子M场是平面场，磁场方向由右手定则决定。外电子在轨道跃迁时辐射光波，光波M场的旋转方向与原子磁场的旋转方向相同。当原子磁轴向上时，辐射光为右旋偏振波；当原子磁轴向下时，辐射光是左旋偏振波。

在偶极磁场中，磁力线的方向是从北极到南极。光在磁场方向传播时，是右旋偏振光；当光逆着磁场传播时，它是左旋偏振光。从俯视图看，面对N极，右旋偏振光的偏振方向是发散的；面对S极，左旋偏振光的偏振方向是会聚的。如图所示

根据分子链模型，非光介质中含有左右扭转方向的分子链，每个分子链只能传导一种性质的偏振光。电介质分子链的M场与光波的M场相连。原子磁轴上的分子链传导右旋偏振光，而原子磁轴上的分子链传导左旋偏振光。磁场中的平面偏振光具有——左旋或右旋的单偏振性质，所以只能选择一种分子链来传导它，并随着分子链的扭转而旋转，这就是法拉第效应。

一般情况下，法拉第旋转(用旋转角表示)与介质长度D和磁感应强度B有如下关系

=VdB

Vfeld常数，与物质的性质、温度和光的频率有关。光的偏振面方向和磁场方向满足左手螺旋关系，称为“左手”介质，费尔德常数V 0， 0。光的偏振面与磁场方向变成右手螺旋关系，称为“右手”介质，费尔德常数V 0， 0。

磁旋光效应的特点是，无论光沿磁场方向传播还是逆磁场方向传播，偏振面的旋转方向都是一样的，旋转方向只由磁场方向决定，与光的传播方向无关。

以左手光学介质(V 0)为例。当光传播方向与磁场方向相，右旋偏振光以旋转角 0传播通过左旋手性分子链。当光折回并逆着磁场方向传播时，它被转换成左旋偏振光并通过右旋mo传播

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