один из эффектов магнитооптики. Заключается во вращении плоскости поляризации (См.
Вращение плоскости поляризации) электромагнитного излучения (например,
Света)
, распространяющегося в веществе вдоль силовых линий постоянного магнитного поля, проходящих через это вещество. Открыт М. Фарадеем (См.
Фарадей) в 1845 н явился первым доказательством наличия прямой связи между магнетизмом и светом.
Феноменологическое объяснение Ф. з. заключается в следующем. Намагниченное вещество в общем случае уже нельзя охарактеризовать единым преломления показателем (См.
Преломления показатель)
n. Показатели преломления
n + и
n- 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
n + и
n- 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 (См.
Оптическая длина пути)
. В результате плоскость поляризации монохроматического света (См.
Монохроматический свет) с длиной волны (после прохождения в среде пути
l поворачивается на угол ϑ: (
= πl (
n + - n-)/λ
. Разность (
n + - n-)
линейно зависит от напряжённости магнитного поля Н (См.
Напряжённость магнитного поля) в области не очень сильных полей, в которой в общем случае справедливо соотношение ϑ
= VHl, где константа пропорциональности
V зависит от свойств вещества, длины волны излучения и температуры и носит название Верде постоянной (См.
Верде постоянная)
.
Ф. э. оказался тесно связанным с
Зеемана эффектом
, открытым в 1896 и обусловленным расщеплением уровней энергии (См.
Уровни энергии) атомов и молекул магнитным полем. Частоты, соответствующие отщепленным уровням, сдвигаются симметрично по отношению к основной 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 расщепленным лишь на 2 подуровня) происходят с испусканием и поглощением
Фотонов
, поляризованных по кругу направо и налево. В результате показатели преломления (и коэффициент поглощения),. слабо зависящие от длины волны (частоты) света, становятся различными для право- и левополяризованных по кругу компонент монохроматического 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 специфический характер вектора напряжённости магнитного поля Н (Н -
Осевой вектор, "псевдовектор"). Обусловленное Н направление поворота плоскости поляризации при Ф. э., в отличие от явления естественной оптической активности (См.
Оптическая активность)
, не зависит от направления распространения излучения. Поэтому многократное прохождение света через среду, помещенную 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 оптических и микроволновых устройств,
Циркуляторов
, Гираторов
, фазовращателей (См.
Фазовращатель) СВЧ и т.д. Ф. э. широко используется в научных 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.
В. С. Запасский.