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克尔显微镜使用中的法拉第干扰效应

发布时间:2023-10-13 11:45:04 浏览量:1089 作者:Leon

摘要

在定量克尔显微镜中,为了校准目的,外部磁场会产生方向明确的饱和样品状态,在磁强计中,为了正确解释结果,必须考虑到这种干扰的法拉第效应。

正文


克尔显微镜使用中的法拉第干扰效应


在垂直磁化介质上垂直入射的情况下,圆双折射二色性及其叠加如图1所示,这种情况称为极性法拉第效应。


图1.磁化诱导的圆双折射(a),圆二色性(b),以及垂直入射平面偏振光的极性法拉第几何中两种效应(c)的叠加。在垂直于传播矢量的平面上,显示了光偏振的轨迹。两个面外磁化畴对极化状态有不同的影响,如与畴颜色相同的箭头所示。在(c)中,法拉第旋转是指椭圆长轴的旋转。


虽然法拉第旋转让人联想到光活性介质的圆双折射,但有一个重要的区别:如果光再次以相反的方向通过材料,在法拉第效应的情况下,旋转不会取消,而是会加倍。这种不可逆性的原因是法拉第旋转与磁化方向而不是光轴有关。磁化相对于传播方向的反转导致沿m轴的首xuan左圆形模式和右圆形模式的交换。相反的畴会因此导致法拉第旋转和椭圆性的逆转。根据上述论证,可以计算出复法拉第角为:



对于极几何,法拉第旋转(θF)和椭圆度(ξF)由下式给出:



其中l为材料的覆盖距离。如果平面内磁化材料在斜入射光照射下,传播矢量沿磁化轴方向有分量,也会发现具有相同现象学的法拉第效应。与极性效应相比,这种纵向法拉第效应的强度降低了,因为只有k矢量的一个分量负责圆双折射和二色性。对于任意磁化方向,也有可能激发线性极化的本征模(如Voigt效应),这些本征模与圆形模混合,使得对所产生的现象学的直观理解变得复杂。


平面偏振光的法拉第旋转确实进一步发生在各向同性介质中,如在存在磁场的玻璃中,由下式给出:



旋转的量与传播方向上的磁感应分量Bz成正比,与穿过介质的长度l成正比,与材料参数V成正比,称为Verdet常数。在磁光显微镜和磁强计中,场致法拉第效应起寄生作用:显微镜中的光学元件,如物镜,可以在磁场存在的情况下引起法拉第旋转,这种旋转会叠加在由样品磁性引起的任何光旋转上。


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