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Faraday-Effekt

FestkörperphysikOptik, Magnetorotation, magnetooptischer Effekt, Spezialfall des inversen Zeeman-Effektes, der - von M. Faraday 1846 experimentell entdeckt - die Drehung der Polarisationsrichtung einer linear polarisierten Lichtwelle bei Durchgang durch ein isotropes Medium unter Einfluss eines starken Magnetfeldes beschreibt. Dieses Phänomen war für Faraday der entscheidende Beweis für die elektromagnetische Natur des Lichtes.

Der Drehwinkel a ist proportional der magnetischen Feldstärke H und der Weglänge l innerhalb des Materials und magnetischen Feldes:a = w · l · Hw bezeichnet die stoffspezifische und wellenlängenabhängige Verdet-Konstante (Tabelle).

Das Magnetfeld bewirkt eine Aufspaltung der Energieniveaus des Mediums in zwei Niveaus, von denen eines linkspolarisiertes Licht absorbiert, das andere rechtspolarisiertes. Unterschiedlich polarisierte Lichtwellen erfahren in Feldrichtung also unterschiedliche Dispersion innerhalb des Mediums. Für linear polarisierte Wellen kommt es aufgrund einer Phasenverschiebung zwischen den verschiedenen Polarisationsanteilen, in die die linear polarisierte Welle zerlegt werden kann, zu einer Polarisationsdrehung. Der Faraday-Effekt ist in der Nähe von Absorptionslinien am stärksten.

Faraday-Effekt: Verdet-Konstante (in Winkelminuten pro Ampere) ausgewählter Stoffe für Licht der Wellenlänge 589 nm.

Stoff

Verdet-Konstante

Bleisilicatglas

0,0711

Natriumchlorid

0,0467

Quarz

0,0209

Monobromnaphthalin

0,1029

Schwefelkohlenstoff

0,0543

Wasser

0,0163

Kohlendioxid

0,1083 × 10-4

Sauerstoff

0,0702 × 10-4

 

 

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