Efecto Faraday

Efecto Faraday
El efecto Faraday (denominado a veces como rotación Faraday) fue descubierto en 1845 por el físico Michael Faraday, e intenta demostrar la interacción entre la luz y un campo magnético. El efecto describe cómo el plano de polarización de la luz puede cambiar y muestra cómo su alteración es proporcional a la intensidad del componente del campo magnético en la dirección depropagación de la onda luminosa.
El efecto Faraday, un efecto magneto-óptico, es la primera evidencia experimental de que la luz y el magnetismo están relacionados. Hoy en día la base teórica para definir esta relación se denomina Teoría electromagnética, y fue desarrollada por James Clerk Maxwell entre los años 1860 y 70. Este efecto ocurre en la mayoría de los materiales dieléctricos transparentesafectados por fuertes campos magnéticos (por ejemplo: 5 Tesla (50000 gauss) para hacer rotar la polarización 90 grados).
El efecto Faraday es resultado de una resonancia ferromagnética cuando la permeabilidad de un material se representa por un tensor. Esta resonancia provoca que las ondas se descompongan en dos rayos polarizados circularmente y que se propagan con velocidades diferentes. Estapropiedad se conoce como birrefringencia circular. Los rayos se recombinan al llegar a la interfase del medio, de tal forma que la onda resultante final tiene una rotación de su plano de polarización.
La interpretación física del efecto Faraday
La luz polarizada lineal que se ve a girar en el efecto Faraday puede ser visto como que consiste en la superposición de un derecho y-un haz deizquierda-polarizada circularmente. Podemos ver los efectos de cada componente por separado, y ver qué efecto tiene esto en el resultado.
A la luz polarizada circularmente a la dirección del campo eléctrico gira a la frecuencia de la luz, ya sea en sentido horario o anti horario. En un material, este campo eléctrico provoca una fuerza sobre las partículas cargadas que comprenden el material. Elmovimiento efectuado será circular, y las cargas que se desplazan circularmente creará su propio campo además del campo magnético externo. Habrá así dos casos diferentes, el campo creado será paralela al campo externo para una polarización, y en la dirección opuesta para la otra dirección de polarización. Esto cambia la dinámica de la interacción para cada haz y una de las vigas se ralentizará más que laotra, provocando una diferencia de fase entre la izquierda y derecha del haz polarizado. Cuando se agrega los dos haces después de este cambio de fase, el resultado es de nuevo un haz polarizado linealmente, pero con una rotación en la dirección de polarización.
La dirección de rotación de la polarización depende de las propiedades del material a través del cual se brilla la luz. Un tratamientocompleto tendría que tener en cuenta el efecto de los campos externos y la inducida por la radiación en la función de onda de los fotones, y luego calcular el efecto de este cambio en el índice de refracción del material para cada polarización, para ver si el derecho - o la polarización circular izquierda se ralentizan más.
Cálculo del efecto
Para poder determinar el grado de giro del plano depolarización en los diferentes materiales, se emplea la siguiente fórmula:

Donde:
β es el ángulo de rotación (en radianes)
B es flujo de densidad magnética en la dirección de propagación (en teslas)
d es la longitud del camino óptico (en metros)
es la constante de Verdet del material. Este valor es una constante empírica que muestra la proporcionalidad (en unidades de radianes por teslay por metro) entre el campo y la rotación del plano de polarización para varios materiales. Un valor positivo de esta constante indica que el giro del plano será levógiro (contrario a las agujas del reloj), y por el contrario un valor negativo indica un giro dextrógiro (sentido de las agujas del reloj).
Algunos materiales, tales como las aleaciones transparentes de terbio y galio (denominadas...