אפקט פאראדיי

"אפקט פאראדיי" הוא סיבוב של מישור הקיטוב (מישור התנודה) של קרן אור בהשפעת שדה מגנטי.^[1]. זוהי תופעה דומה לפעילות אופטית, המתרחשת בחומרים שאינם פעילים אופטית תחת הפעלת שדה מגנטי. האפקט קרוי על שם מייקל פאראדיי, שגילה את התופעה ב-1845.

אפקט פארדאי – מישור הקיטוב של האור מסתובב בעקבות מעבר בתוך שדה מגנטי מקביל לכיוון האור

האפקט קשור לאפקט זימן, לפיו כאשר מעבירים אור דרך חומר ישנן מספר תדירויות תהודה שבהן מתרחשת בליעה (עירור של גל בתוך החומר), כאשר מפעילים שדה מגנטי נוצרות עבור כל תדירות כזו שתי תדירויות קרובות נוספות המובדלות מהתדירות המקורית ב +-dV, כאשר v-dv היא תדירות רזוננס עבור גלים בקיטוב מעגלי שמאלי ו-v+dv היא התדירות עבור גלים בקיטוב מעגלי ימני. עוד מסתבר כי מקדמי השבירה של החומר שונים עבור שתי תדירויות הרזוננס החדשות וכתוצאה מכך הגלים נעים במהירויות שונות ונוצר הפרש מופע בין שני הקיטובים המעגליים, היוצר סיבוב של מישור הקיטוב.

המדען אנגלי, מייקל פאראדיי הבחין בתופעה לראשונה בשנת 1845 כאשר חקר את השפעתו של שדה מגנטי על גלי אור מקוטבים במישור. גלי אור יכולים להתנודד בשני מישורים ניצבים זה לזה, והעברת אור רגיל דרך חומרים מסוימים מבטלת את התנודה באחד המישורים. הוא גילה כי מישור התנודה מסתובב כאשר מסלול האור וכיוון השדה המגנטי המופעל מקבילים זה לזה.^[1]

אפקט פאראדיי מתרחש בגזים, נוזלים ומוצקים, רבים. עוצמת סיבוב מישור הקיטוב תלויה בעוצמת השדה המגנטי, בטיבו של החומר שבו עובר האור, ובקבוע ורדה (Verdet), שהוא תכונה של החומר המעביר ותלוי גם בטמפרטורה שלו ובתדירות האור. כיוון הסיבוב זהה לכיוון זרימת הזרם בחוט של האלקטרומגנט; לכן, אם אותה קרן אור מוחזרת שוב ושוב דרך התווך, זווית הסיבוב שלה גדלה בכל מעבר נוסף.^[1]

זווית הסיבוב של מישור הקיטוב נתונה על ידי המשוואה:

\theta =B\cdot V\cdot l

כאשר: l עובי החומר, B השדה המגנטי, ו-V קבוע ורדה.

לפי הנוסחה ניתן לראות שבאפקט פאראדיי הזווית תלויה ליניארית בעוצמת השדה, כלומר בהפרשים בין רמות האנרגיה הנוצרות, וכן במרחק שעובר האור בתוך החומר.

יישום חשוב לאפקט זה הוא בבניית מבדדים אופטיים (איזולטורים), החוסמים החזרות לכיוון מקור האור, הודות לכך שסיבוב מישור הקיטוב במעבר כפול (הלוך ושוב) דרך מסובב פאראדיי אינו מתבטל אלא נצבר פעמיים.