新研究为法拉第效应提供新见解
2025-12-01
据英国《新科学家》周刊网站：1845年，物理学家迈克尔·法拉第提供了第一个直接证据，证明电磁和光相关。如今，这种联系比法拉第认为的还要强烈。
法拉第将光射入一块涂有硼酸和氧化铅的玻璃中，并将其放置于磁场中。结果，这改变了光线：当光线从玻璃中出来时，它的偏振方向发生了改变。
光是一种电磁波，在过去的180年里，人们普遍认为“法拉第效应”表明，磁场、玻璃中的电荷、光的电成分的协同作用，导致光波旋转——使之偏离进入材料之前的方向。
人们一直认为，实际上光的磁性成分在法拉第效应中并不起作用。
如今发现，情况并非总是如此。
现在，我们知道光的另外一部分会与材料发生相互作用。
研究人员之所以没有研究光的磁性成分在法拉第效应中的作用，有两大原因。
首先，材料内部（如法拉第玻璃）的磁力与电场力相比似乎相对较弱。
其次，当像法拉第玻璃这样的材料被磁化时（这意味着它们组成部分的量子自旋会像微小的磁铁一样与任何磁场发生相互作用），这些自旋通常与光波的磁性成分不同步，这表明两者之间的相互作用不强。
但是，当光的磁性成分是圆偏振时——它可以与玻璃中的磁性自旋更强烈地相互作用。的结论是，即使没有特意操纵光，这种情况也会发生，因为其磁性成分总是由数个螺旋波组成。
如果用一种叫做铽镓石榴石（TGG）的磁性材料代替玻璃来重复法拉第实验，当可见光穿过这种材料时，磁性相互作用对法拉第效应的贡献实际可达17%。当红外光通过TGG材料时，该比例则跃升至70%。
新计算具有说服力，对未来的实验测试具有意义。此前被忽视的法拉第效应中的磁性成分可为研究人员提供一种新方法来操纵材料内部的自旋。这种效应在某些材料中是否真的比传统法拉第效应更强目前尚无定论。
未来实验将把这些新发现从基础物理学带到应用领域。
最终，这或为新型基于自旋的传感器及硬盘驱动器的研发铺平道路。
2025-12-01
据英国《新科学家》周刊网站：1845年，物理学家迈克尔·法拉第提供了第一个直接证据，证明电磁和光相关。如今，这种联系比法拉第认为的还要强烈。
法拉第将光射入一块涂有硼酸和氧化铅的玻璃中，并将其放置于磁场中。结果，这改变了光线：当光线从玻璃中出来时，它的偏振方向发生了改变。
光是一种电磁波，在过去的180年里，人们普遍认为“法拉第效应”表明，磁场、玻璃中的电荷、光的电成分的协同作用，导致光波旋转——使之偏离进入材料之前的方向。
人们一直认为，实际上光的磁性成分在法拉第效应中并不起作用。
如今发现，情况并非总是如此。
现在，我们知道光的另外一部分会与材料发生相互作用。
研究人员之所以没有研究光的磁性成分在法拉第效应中的作用，有两大原因。
首先，材料内部（如法拉第玻璃）的磁力与电场力相比似乎相对较弱。
其次，当像法拉第玻璃这样的材料被磁化时（这意味着它们组成部分的量子自旋会像微小的磁铁一样与任何磁场发生相互作用），这些自旋通常与光波的磁性成分不同步，这表明两者之间的相互作用不强。
但是，当光的磁性成分是圆偏振时——它可以与玻璃中的磁性自旋更强烈地相互作用。的结论是，即使没有特意操纵光，这种情况也会发生，因为其磁性成分总是由数个螺旋波组成。
如果用一种叫做铽镓石榴石（TGG）的磁性材料代替玻璃来重复法拉第实验，当可见光穿过这种材料时，磁性相互作用对法拉第效应的贡献实际可达17%。当红外光通过TGG材料时，该比例则跃升至70%。
新计算具有说服力，对未来的实验测试具有意义。此前被忽视的法拉第效应中的磁性成分可为研究人员提供一种新方法来操纵材料内部的自旋。这种效应在某些材料中是否真的比传统法拉第效应更强目前尚无定论。
未来实验将把这些新发现从基础物理学带到应用领域。
最终，这或为新型基于自旋的传感器及硬盘驱动器的研发铺平道路。