法拉第效应（法拉第效应原理）

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法拉第效应会引起偏振面的旋转，偏振面的旋转与光波传播方向的磁场分量成线性正比。

1845年，法拉第发现线偏振光(见光的偏振)在介质中传播时，如果平行于光的传播方向施加强磁场，光的振动方向会发生偏转。偏转角ψ与磁感应强度B和光通过介质的长度L的乘积成正比，即ψ=VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质的性质和光波的频率有关。

扩展数据

当一束平面偏振光通过介质时，如果在介质中沿光的传播方向施加一个磁场，就会观察到光的偏振面通过样品后转过一个角度，即磁场使介质具有旋光性。这种现象后来被称为法拉第效应。

法拉第效应首次显示了光与电磁现象之间的联系，促进了对光本质的研究。怀尔德接着研究了许多介质的磁光旋转，发现法拉第效应存在于固体、液体和气体中。

法拉第效应有许多重要的应用，特别是激光技术发展以后，它的应用价值越来越受到重视。比如光纤通信中使用的磁光隔离器，就是利用了法拉第效应。偏振面的旋转只取决于磁场的方向，与光的传播方向无关。这允许光沿指定方向通过，并阻挡沿相反方向传播的光，从而减少从光纤中的器件表面反射的光对光源的干扰。

百度-法拉第效应

法拉第效应可应用于测量仪器。例如，法拉第效应用于测量旋光度、光波调幅或磁场遥感。在自旋电子学中，法拉第效应被用来研究半导体中电子自旋的极化。法拉第旋光器可以用来调制光波的振幅，是光隔离器和光环行器的基本元件，是光通信和其他激光领域必不可少的元件。具体应用如下:

(1)糖度计(自然旋转)

(2)磁光开关和磁光调制器(点调制和空调制)

(3)磁光盘:光信息存储

(4)磁光电流传感器(或变压器):测量大电流。

(5)磁光隔离器:用于光通信和级联激光系统中，隔离后续系统反馈的光信号。

(6)磁光移频器:在零锁定激光陀螺中，通过产生频移来消除激光陀螺的锁定现象。

法拉第效应可以用来分析混合碳水化合物的组成和分子结构。在激光技术中，这种效应被用来制造光隔离器和红外调制器。这种效应可以用来分析碳氢化合物，因为每种碳氢化合物都有自己的磁光特性；在光谱研究中，我们可以得到一些关于激发能级的知识。在激光技术中，它可以用来隔离反射光，也可以用来调制光波。

因为电子在磁场中的运动总是伴随着右手摩尔进动，当光反向传播时，偏振面的旋转角度不会反转，所以法拉第效应是一种非互易效应。这种非互易性在微波和光的通信中非常重要。很多微波和光隔离器、环行器、开关都是用大边角的磁性材料做的。

磁光效应是光与具有磁矩的物质相互作用的产物。磁光效应有三种:法拉第效应、克尔效应和塞曼效应。法拉第磁光效应广泛应用于光学电流传感器领域。光学电流传感器中的磁光介质，即磁光效应中具有磁矩的材料，是决定光学电流传感器性能的重要器件。具有磁矩的材料可以分为五大类，顺磁性材料在光学电流传感器领域的应用最为广泛。

1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光通过置于磁场中的磁光介质时，该平面偏振光的偏振面会随着平行于光方向的磁场而旋转。这个旋转角度称为法拉第旋转角度。

也称为磁旋转。在磁场中的均匀各向同性介质中，当线偏振光束沿磁场传播时，振动面旋转。1845年，M·法拉第发现玻璃在强磁场中产生这种效应，后来又发现其他非光学的固体、液体、气体物质都有这种效应。假设磁感应强度为b，光穿过物质的光程长度为d，则振动面的旋转角度为ψ=VBd。

(1)

其中V称为费尔德常数，与物质的性质、温度和光的频率(波长)有关。在某种物质中，无论光沿着还是逆着磁场方向传播，振动面的方向都是一样的，只由磁场方向决定。如果旋转方向与磁场方向存在右手螺旋关系，物质的V取正值，即ψ0。这样，光来回传播相同距离后，其振动面的旋转角度等于单向旋转角度的两倍。这就是磁旋转和自然旋转的区别(自然旋转的情况下，振动面来回移动相同的距离，然后回到原来的位置)。

法拉第效应与塞曼效应密切相关。磁场影响物质分子(原子)中电子的运动，使得一条没有磁场的吸收线对于平行于磁场传播的入射光分裂为两条线，分别对应右旋和左旋圆偏振光的吸收线，频率略有不同(逆塞曼效应)；另外，两种圆偏振光也有相应的色散曲线。最简单的情况如图A所示(从磁场方向看)。此时材料对任意频率的两种圆偏振光具有不同的折射率n+(左手)和n_，使得入射偏振光的振动面在传播过程中发生旋转，旋转角度为(图1)和(2)。

在图B中画出n_-n+的曲线，可以看到图中ψ 0在吸收线之外，ψ0在吸收线之间；在吸收线及其附近，ψ的值很大。因为吸收线的分裂距离与b成正比，在远离吸收线的区域，N _-n_-n+与b近似成正比，所以有公式(1)。当天然旋光性物质磁光旋转时，应考虑上述两种效应的叠加。铁磁材料表现出很强的法拉第效应。此时，ψ取决于材料中的磁化强度，而不是施加的磁场。

法拉第效应不同于自然旋转。对于给定的物质，偏振面的旋转方向只由磁场的方向决定，与光的传播方向无关。光来回传播一次，旋光角度会增加一倍，这就是法拉第效应的“旋光不可逆性”。并且自然旋光过程是可逆的。

法拉第效应广泛应用于许多领域，如材料结构研究、光谱学和电学测量。此外，基于法拉第效应原理可以快速控制激光参数的各种元件已经广泛应用于激光雷达、激光测距、激光陀螺和光纤通信等领域。

法拉第笼效应是静电屏蔽。静电屏蔽是指用空空空腔导体覆盖外部电场，以避免外部电场对仪器设备的影响，或避免电气设备对外界的影响。这就是所谓的静电屏蔽。

法拉第曾经冒着被电死的危险，做了一个举世闻名的实验——法拉第笼实验。法拉第把自己锁在一个金属笼子里。当笼子外有强烈的静电放电时，什么也没发生。这就是静电屏蔽的原理。

扩展数据

静电屏蔽有两层含义。一个是实际意义:屏蔽使金属导体外壳内的仪器或工作环境不受外电场影响，也不影响外电场。为了避免干扰，有些电子器件或测量设备应屏蔽静电，如室内高压设备罩上的接地金属罩或密金属网罩，电子管的金属管外壳等。

另一个例子是具有全波整流或桥式整流的电源变压器。在初级绕组和次级绕组之间包裹一层箔或漆包线，并接地，以达到屏蔽的效果。在高压带电作业中，工作人员穿着由金属线或导电纤维制成的统一服装，可以对人体起到屏蔽和保护作用。

百度-静电屏蔽

法拉第效应是由磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象。实验结果表明，当光在磁场作用下穿过介质时，光波的偏振面角度(磁旋转角)与光穿过介质的长度l和光传播方向上介质中磁感应强度的分量b成正比，即:

θ=VBL

其中V称为费尔德常数，代表物质的磁光性质。下表显示了几种材料的场常数值。

法拉第效应实验装置如图所示。光源产生的复合白光通过小型单色仪后可获得波长为360 ~ 800 nm的单色光，再通过偏振片成为单色线偏振光，再通过电磁铁。电磁铁由DC供电，中间磁路开有透光孔，保证人体光线与磁场b一致，根据励磁电流，可以得到相应的磁场值。入射光穿过样品后，穿过电磁铁的另一极，打在检偏器上。通过分析器的光进入光电倍增管，数显表显示光电流的大小，即出射光强的大小。根据出射光强更大(或最小)时检偏器的位置读数，可以得到旋转角度。分析仪的角度位置读数也由数字显示仪器读取。

根据经典电子理论对色散的解释，介质的折射率与入射光频率w之间的关系可以得到如下:

其中ω0为电子的固有频率，磁场使电子的固有频率变为(ω l ω 0) (ω l为电子轨道在外磁场中的进动频率)。使折射率:

根据菲涅耳的旋转理论，平面偏振光可以看作是左右圆偏振的叠加。上式中的符号反映了两束圆偏振光束的折射率之差，用R n和L ^ n表示，它们通过长度为L的介质后的光程差如下:

它们合成的平面偏振光的磁旋转角为:

一般nR，nL，N差别不大，所以

把这个代入上式，因为ωL ω可以省略ωL项，我们可以得到:

可以看出，括号中的项是费尔德常数，表示V的值与无磁场时介质的色散率和入射光的波长有关。根据马吕斯定律，平面偏振光通过磁场中的介质和检偏器后的强度为:

α是检偏器和起偏器的透射轴之间的角度，θ是法拉第的磁旋转角度。当α=π/4时，

如果磁场发生变化:

这意味着分析器输出的光强将随产生磁场的电流I(调制电流)线性变化。这就是磁光调制光强的原理。当α=π/4，dI/d= 1时，调制系统具有更高的信号检测灵敏度和更低的失真。

法拉第效应的介绍到此结束。感谢您花时间阅读本网站的内容。别忘了在这个网站上找到更多关于法拉第效应和法拉第效应的信息。