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磁気Kerr効果・Faraday効果

磁気Kerr効果・Faraday効果

Faraday効果

反磁性体ガラスに直線偏光を入射させて、光の進行方向に沿って磁界を印加すると、その透過光の偏光方向の回転(磁気旋光性)や偏光の楕円化(磁気円二色性)が観測されます。

この現象は1845年にイギリスの科学者Michael Faradayによって発見され、Faraday効果と呼ばれています。
石英ガラス、ホウケイ酸ガラスなど多くのガラス材料に、この効果が見られます。

特にガーネット系材料のGGG,YIG,RIGでは大きな磁気旋光を生じることから、光変調デバイスや光アイソレーターなどの光通信デバイスに応用されているほか、電子部品や磁性体材料に密着させて表面の磁界分布を可視化する目的に用いる応用が注目されています。

磁気Kerr効果

磁化を持つ物質に直線偏光の光を入射させると、反射光に偏光方向の回転(磁気旋光性)や、偏光の楕円化(磁気円二色性)が観測されます。
この現象は1876年にスコットランドの物理学者John Kerrによって発見され、磁気Kerr効果と呼ばれています。

Faraday効果が、光が物質を透過する際に見られる現象であるのに対して、磁気Kerr効果は反射した光に見られる現象です。
この効果を積極的に応用すると、磁性材料の表面、あるいは表面に近い内部の磁化過程を光で検出することができます。

一般に「Kerr効果」という名称は電気光学効果を指すことが多いので、区別するために「磁気Kerr効果」と呼びます。

磁気光学効果

磁気Kerr効果の磁界と反射方向

磁化の方向と入射光の関係で、以下の観察方向があります

  • 極Kerr効果    :磁性体の磁化方向が反射面の法線方向に平行な場合
  • 面内Kerr効果 :磁性体の磁化方向が反射面内にある場合

面内Kerr効果はさらに、

  • 縦Kerr効果:磁性体の磁化方向が、反射面内にあり、かつ、入射光の入射面に平行している場合
  • 横Kerr効果:磁性体の磁化方向が、反射面内にあり、かつ、入射光の入射面に垂直な場合
    ただし、光の偏光面は回転せず、反射率のみが変化する)

と分類されます。

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