科学史-物理学编年史-69法拉第发现磁致旋光效应

时间：公元1845年。

1845年由M.法拉第发现磁致旋光效应，当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ=VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。该效应可用来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性；在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识；在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。

磁致旋光现象源于塞曼效应。介质分子中原来简并的基态或（和）激发态在磁场作用下发生分裂，使左圆与右圆偏振光的共振吸收频率不同，从而使它们的吸收曲线和色散曲线相互错开。这导致两种效应：一是使介质对一定频率的左圆与右圆偏振光的吸收率不同，产生磁圆二色性；二是使通过介质的平面偏振光的偏振面旋转，产生法拉第效应。这两种效应总是同时存在的，但磁圆二色性只在吸收峰附近才显示出来，而法拉第效应对所有物质在所有波长都会出现。磁致旋光现象实际上也是由于介质对一定波长的左圆偏振光和右圆偏振光的折射率nL和nR不同引起的。

在重叠的吸收峰附近或者当外加磁场使吸收峰分裂为多个组分时，磁致旋光现象的理论分析比较复杂。两种简单的极限情况是，介质分子只有基态或激发态是简并的，而且基态与激发态的紧邻没有别的能级。在基态非简并的情况下磁场只使激发态能级发生分裂。激发态的能级很高，在通常条件下分子的集居数极小，温度变化对它的影响也很小，旋光作用几乎与温度无关，旋转在吸收峰两侧差不多是对称的。通常把这种情况不很严格地称为反磁法拉第效应。当基态简并时，磁场使能级分裂，根据玻耳兹曼定律，分子在分裂后能级上的集居数不同，高能级的分子少一些。在温度很高时这种差别可以忽略不计，旋光曲线在吸收峰附近是对称的。当温度极低时，高能级上的分子集居数趋于零，光吸收的低频成分消失。这个成分的折射率在吸收峰附近的变化没有典型色散曲线的形状，几乎为常数，所以Δn像nL一样变化，Δn和旋光曲线在吸收峰两侧不是对称的。在过渡温度区间内，旋光曲线强烈依赖于温度。这种情况称为顺磁法拉第效应。

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