Magnetooptiska

Magnetooptiska fenomen beskriver hur ljus interagerar med magnetiserade material och hur magnetiseringen ändrar ljusets polarisation och andra optiska egenskaper. Effekterna uppkommer främst genom magnetiseringens inverkan på materialets optiska tensorer, särskilt de off-diagonal komponenterna i dielektrisk- eller refraktivitetstensorn. Det leder till rotation av ljusets polarisationsplan eller förändringar i ellipticitet när ljuset passerar genom materialet (transmission) eller reflekteras från dess yta.

De viktigaste effekterna är Faradays rotation och Kerr-effekten. Faradays rotation är en polarisationsrotation som uppstår när ljus färdas genom ett magnetiserat medium; rotationens vinkel är proportional med längden av ljuspåret och magnetiseringen längs ljusets riktning och är icke-rekryperlig. Kerr-effekten uppstår vid reflektion från en magnetiserad yta och ger rotation och/eller elliptisering av den reflekterade polarisationen. Cottons-Mouton- eller Voigt-effekten beskriver magnetisk birefringensbidrag vid olika riktningar av magnetisering, vanligt i magnetiserade vätskor och fasta medier.

Material som används inom magnetooptik inkluderar ferriter och garnater, där ytlig eller bulk magnetisering ger starka magnetooptiska svar. Exempel är yttriumjärngarnat (YIG), bismutsubstituerade järngarnater (Bi:IG) och andra garnater som används i olika våglängdsområden, samt terbiummall garnat (TGG) i optiska isolatorer och rotatorer.

Användningar är breda: magnetooptisk Kerr-effekt (MOKE) används för att studera ytliga magnetiska domäner och ytmagnetism, magnetooptisk avläsning och bildbehandling; magnetooptiska lagringsmedier (magnetooptiska skivor) använde Kerr-effekten för att läsa ut data; optiska isolatorer och cirkulatorer nyttjar Faradays rotatorer för ickerecirkulära ljusvägar. Inom forskning används magnetooptik för att undersöka magnetiska egenskaper och dynamik i material. Historiskt beskrevs fenomenen först av Faraday 1845 och Kerr följde kort därefter i slutet av 1800-talet.