[科普中國]-磁光效應(yīng)玻璃

和磁場(chǎng)平行的人射偏振光，通過置于磁場(chǎng)中的透明物質(zhì)，按照θ=VlH產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。式中，θ為偏轉(zhuǎn)角，l為物質(zhì)的長度，H為磁場(chǎng)強(qiáng)度，V為物質(zhì)的固有常數(shù)，稱弗爾德常數(shù)，逆磁性取正，順磁性取負(fù)。V值大的材料被用于激光光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)隔離器元件、人造衛(wèi)星的遠(yuǎn)距離操縱，大電流測(cè)定等，稱磁光元件。與單晶體比較，玻璃的V值雖較小，但易制得均勻的各向同性、大尺寸制品，增大l，實(shí)際上就使θ增大。所以愿用玻璃制造磁光元件1。

組成及制造順磁玻璃是將適當(dāng)高濃度的稀土離子溶解在基礎(chǔ)玻璃中而制得。一般地講，三價(jià)稀土氧化物玻璃屬于順磁玻璃，因?yàn)樗鼈兊钠衩嬖诖艌?chǎng)作用下產(chǎn)生順磁效應(yīng)，即產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流方向與偏振面的旋轉(zhuǎn)方向相一致。如圖可表明不同系統(tǒng)玻璃的弗爾德常數(shù)與稀工離子種類的關(guān)系，包括硅酸鹽、硼酸鹽和磷酸鹽。表中所列數(shù)字屬于順磁旋轉(zhuǎn)，但也包括基礎(chǔ)玻璃的逆磁旋轉(zhuǎn)，因此可以認(rèn)為，順磁旋轉(zhuǎn)只與稀土氧化物濃度有關(guān)，而與基礎(chǔ)玻璃組成無關(guān)，并且弗爾德常數(shù)近似正比于稀土離子的濃度。但是，為了制得穩(wěn)定的玻璃，稀土離子的含量應(yīng)控制在20%一30%(摩爾分?jǐn)?shù))之間。含Ce3+、pr3+、Tb3+或Dy3+的玻璃，它們的弗爾德常數(shù)之所以很大，是由于Ce3+和pr3+在近紫外區(qū)的色散大，而pr3+和Dy3+的磁矩也很大的原因1。

應(yīng)用磁光玻璃常用于調(diào)制激光或用作只讓通過一個(gè)方向的光隔離器，如圖所示：輸入方向的線偏振光在磁光玻璃中旋轉(zhuǎn)了45°，調(diào)節(jié)磁場(chǎng)，同樣配置45°的偏振面，通過輸出方向的偏振器。從反方向射過來的激光，在磁光玻璃中又一次旋轉(zhuǎn)45°，兩偏振面互成直角，光就不能通過，達(dá)到隔離目的，這對(duì)激光核聚變反應(yīng)尤為適用。

利用已知弗爾德常數(shù)的磁光玻璃，根據(jù)偏振面的旋轉(zhuǎn)角度，可以測(cè)定磁場(chǎng)強(qiáng)度，反之，根據(jù)高壓電線周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)，也可以測(cè)定高壓電流的大小2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

黃倫先 - 副教授 - 西南大學(xué)