定义
暴露在磁场中的介质中线性极化方向的旋转。
当暴露在磁场中时，大多数透明介质表现出所谓的法拉第效应（以迈克尔·法拉第命名，他在1845年发现了这种效应）。 对于通过介质传播的线偏振光束，偏振方向是旋转的。 单位角度的旋转角度是两个因素的乘积：
- 材料的佛得角常数V（以rad/（T m）为单位，以法国物理学家埃米尔·佛得角命名）
- 传播方向上的磁通密度B。
因此，材料长度L内的总旋转角度（以弧度为单位）为：
在某些情况下，旋转角度以度为单位测量，佛得角常数以°/（T m）为单位指定。 此外，在一些出版物中，H字段被考虑而不是B。
请注意，法拉第旋转是非互易的：它的方向由磁场方向决定，但不是由光的传播方向决定的。 如果光束穿过法拉第介质并在同一路径上再次返回，则偏振方向不会恢复到原始方向，而是旋转加倍。
法拉第效应也可以称为法拉第旋转或磁诱导旋光；另请参阅有关光学活动的文章。 这是一种特殊类型的磁光效应。
法拉第效应可以在从紫外线到可见光和红外光的宽光谱区域观察到，甚至可以在太赫兹辐射中观察到。
请注意，如果法拉第旋转与线性双折射同时发生，偏振演化会变得更加复杂。 因此，法拉第效应主要应用于没有线性双折射的情况。
偏振旋转与圆双折射的关系
线性偏振方向的旋转可以解释为圆双折射引起的，即左右圆偏振光之间的折射率差异为（λ/π）V B。 这与线性双折射相反，线性双折射与正交线性偏振方向之间的折射率差有关，并且发生在各种介质中，没有外部施加的电场或磁场。
材料的Verdet常数
材料的Verdet常数可以是正数或负数。 正值表示当光沿磁场方向传播时偏振方向向左旋转。
法拉第旋转的强波长依赖性是典型的。
对于不同的材料，Verdet常数的大小非常不同（顺磁性物质比抗磁性物质更高），并且通常具有很大的波长依赖性。 例如，对于常见的材料TGG（用于许多法拉第隔离器），它在623.8nm（HeNe激光器）处高达-134 rad / （T m），但在1064 nm（Nd：YAG激光器）处仅下降到-40 rad / （T m）。 波长依赖性的一部分来自这样一个事实，即对于圆偏振分量之间的给定折射率差，产生的相位差与波数成正比，即与波长成反比。 然而，人们经常观察到甚至大致λ−2依赖性，这也存在于长波长制度的早期量子力学考虑中。 在紫外光谱区域，即使是像熔融石英这样的材料，如果没有表现出强烈的法拉第效应，例如在近红外中，也可能具有相当大的Verdet常数[12]。 在共振效应将Verdet常数提高几个数量级的情况下，会出现特别强的波长依赖性，例如在某些原子蒸气中发生[9]。
即使对于具有相当高的Verdet常数的材料，例如铽镓石榴石（TGG）晶体，也需要相当强的磁场才能在短时间内实现有用的偏振旋转，例如45°（如法拉第隔离器的要求）。 例如，在 1064 nm 处，即使具有 1 T 的相当强的B场，也需要 π/4 / （40 rad / （T m） · 1 T） = 1.96 cm 的长度。
应用于磁光器件的材料有时称为磁光材料。 它们通常应该有一个大的佛得角常数。 可以使用各种无机和有机材料，包括光学晶体，光学玻璃和液体。光纤也表现出这种效应 - 具有相对较小的Verdet常数，但可能在很长的长度上。
法拉第效应的应用
在光子学技术中，法拉第效应主要用于构建法拉第旋转器和由这些衍生的装置——法拉第隔离器和法拉第环行器。
小的法拉第旋转用于非平面环形振荡器 - 带有非平面环形谐振器的固态激光器，可以通过施加中等强度的磁场以单向方式运行。
虽然这并不常见，但人们可以根据法拉第效应构建磁光调制器。
法拉第效应也可用于通过测量光的偏振旋转来评估磁通密度B。 这可用于紧凑和快速的磁场传感器，例如，也可以是光纤电流传感器的一部分。 另一个应用是天文学中的磁场测量，其中自由电子可以用作法拉第介质。 在后一种情况下，当然还需要测量自由电子的密度。
