光磁效應
| 光磁效應 |
光照射物質後，物質磁性（如磁化率磁晶各向異性、磁滯回線等）發生變化的現象。光磁效應是一種新出現的物理效應,它有可能運用到地質找礦方面。在光的作用下,在非磁性體中會出現磁化強度,磁疇結構的改變以及物質其它磁性的變化,所有這些現象統稱為光致磁化效應,簡稱光磁效應。
目錄
簡介
在1931年就有光照引起磁化率變化的報道，但直到1967年R.W.蒂爾等人在摻硅的釔鐵石榴石 (YIG)中發現紅外光照射引起磁晶各向異性變化之後才引起人們的重視。這些效應多與非三價離子的代換有關，這種代換使亞鐵磁材料中出現了二價鐵離子，光照使電子在二、三價鐵離子間轉移，從而引起磁性的變化。因此，光磁效應是光感生的磁性變化，也稱光感效應。當然這只是一種機制，其他機制的光磁效應在光存儲、光檢測、光控器件方面的應用還在研究之中。物質的磁性是由它包含的電子引起的,電子就是最小的磁鐵,電子的磁矩取決於它的自旋(動量矩),電子磁矩正比於自旋並沿自旋方向定向,大多數元素原子的總磁短等於O,而鐵等元素的原子總磁矩不等於0.在磁性物質中原子磁鐵之間相互作用,使它們的磁矩沿一定方向排列,這種相互作用稱為復相互作用,這隨着原子距離的增加而迅速減小。
評價
如果用光直接磁化非磁性物質,那麼光必須具有圓偏振特性.按經典定義,光波是相互聯繫的電場和磁場的振動波,在光波中電或磁場強度失量的端點可以沿一個軸振動(線性偏振,或沿圓周運動,後者相當於相位相差二/2的振動沿兩個相互垂直的軸同時進行(圓偏振).從量子力學的角度,光是由光子組成的,像其他粒子一樣,它具有能量、衝量和自旋.從這一角度出發,圓偏振光是自旋方向相同的光子流,線性偏振光相當於一半光子朝一個方向自旋,而另一半朝反方向自旋,自然光自旋的方向雜亂無章。如果圓偏振光人射電子系統,當光子被吸收時,它們將自已的動量矩傳遞給電子,而電子的動量矩(自旋)決定了其磁矩.由於人射光子自旋方向相同,電子吸收光後新產生的磁矩方向也相同,這就是在圓偏振光作用下非磁性物質產生磁化的原因.線性偏振和自然光都不能使非磁性物質磁化。在磁性體中光磁效應更強,對這種物質不但圓偏振光,而且線性偏振光和自然光也能使其磁化強度變大.光的吸收可以激發原子(從量子力學角度是形成激子),激發狀態的磁矩與非激發狀態不同.漢磁性物質的一個原子在光的作用下進人激發狀態、磁矩增加時,為了保持動量矩守恆,其它原子的磁矩必然偏離平均磁矩的方向(即產生磁子).雖然在吸收光子的瞬間磁化強度未變,但隨後就會改變.因為激子和磁子的壽命有限(原子會恢復基本狀態,而磁矩的偏移會消失)而且不同,設激子的壽命長,那麼在磁子消失而激子尚在的一段時間,磁性物質的磁矩便大於原有的磁矩.實際上因為光子的吸收是連續進行的,由於壽命的差別,在每一瞬間激子都多於磁子,所以光會使磁化強度增大.另外,在光的作用下磁疇結構也會改變,而且這種光磁作用在自然光的作用下也會產生,因為光的作用使磁性體結晶的瑕疵數目增加或使其性質改變,而瑕疵能俘獲電子,在電子捕(瑕疵)中產生異常磁矩。[1]