法拉第效应1845年法拉第（MichalFaraday）发现玻璃在强磁场的作用下具有旋光性，加在玻璃棒上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转。此现象被称为法拉第效应。法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系。促进了对光本性的研究。之后费尔德（Verdet）对许多介质的磁致旋转进行了研究，发现法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的费尔德常数稍大。近年来研究的YIG等晶体的费尔德常数较大，从而大大提高了实用价值。法拉第效应有许多重用的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值倍增。如用于光纤通讯系统中的磁光隔离器，因为偏振面的磁致旋转取决于磁场的方向，与光的传播方向无关，由此可设计成光隔离器，使光沿规定的方向通过同时阻挡反向传播的光，从而减少光纤中器件表面反射光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛用于激光多级放大技术和高分辨的激光光谱技术，激光选模等技术中。法拉第效应的弛豫时间不大于10-10秒量级。在激光通讯，激光雷达等技术中已发展成类似微波器件的光频环行器、调制器等，利用法拉第效应的调制器（磁光调制器）在1m～5m的红外波段将起重用作用。且磁光调制器需要的驱动功率较电光调制器小的多。对温度稳定性的要求也较低。所以磁光调制是激光调制技术的重用组成之一，也常用于激光强度的稳定装置。又如作为重要的传感机理应用于电工测量技术中。在磁场测量方面，利用它弛豫时间短（约10-10秒）的特点制成的磁光效应磁强计可测量脉冲强磁场、交变强磁场；利用它对温度不敏感的特点，磁光效应磁强计可适用于较宽的温度范围，如等离子体中强磁场、低温超导磁场；在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可测量几千个安培的大电流或几千KV的高压电流等。一、实验原理法拉第效应是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，光在磁场的作用下通过介质时，光波偏振面转过的角度q（磁致旋光角）与光在介质中通过的长度L及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比，即q=VBL(5-3-1)式中V称为费尔德常数，它表征物质的磁光特性。表5-3-1为几种材料的费尔德常数值。w由经典电子论对色散的解释可得出介质的折射率和入射光频率的关系为Ne2n2=1+(5-3-2)me(w2-w2)00eB式中w是电子的固有频率，磁场作用使电子固有频率改变为（w±w），（w=是00L22m电子轨道在外磁场中的进动频率）。125使折射率变为Ne2n2=1+[](5-3-3)me(w±w)2-w200L表5-3-1几种材料的费尔德常数V（弧分/特斯拉·厘米）物质l（nm）V水589.31.31×102CS589.324.17×102轻火石玻璃589.33.17×102重火石玻璃589.38～10×102铈磷酸玻璃500.03.26×103YIG830.02.04×106（YTb）IG12703.78×103由菲涅耳的旋光理论可知，平面偏振光可看成由两个左、右旋圆偏振迭加而成，上式中的正负号反映了这两个圆偏振光折射率有差异，以n和n表示。它们通过长度为L的介质后RL产生的光程差为2pd=(n-n)×L(5-3-4)lRL由它们合成的平面偏振光的磁致旋光角为1pq=d=(n-n)L(5-3-5)2lRLn2-n2通常，n,n，和n，相差甚微，故n-n»RL。将此代入上式，又因w2<
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