SR: в эффекте Фарадея важную роль играет магнитная составляющая световой волны

Исследователи Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что в эффекте Фарадея важную роль играет не только электрическая, но и магнитная составляющая световой волны. Открытие опровергло 180-летнее представление о том, что поворот поляризации вызывается исключительно взаимодействием электрического поля света с зарядами в веществе.

Работа опубликована в журнале Scientific Reports (SR).

Эффект Фарадея — одно из базовых оптических явлений, при котором поляризация света поворачивается при прохождении через материал, помещенный в постоянное магнитное поле. С момента его открытия Майклом Фарадеем в 1845 году считалось, что магнитная часть световой волны не играет роли в этом процессе.

Однако команда под руководством Амирa Капуа и Бенжаменa Ассулина из Института электротехники и прикладной физики Еврейского университета впервые показала теоретически, что колеблющееся магнитное поле света вносит прямой вклад в эффект Фарадея. По словам ученых, оно воздействует на спины — магнитные моменты частиц — и создает внутри материала крутящий момент, аналогичный действию статического магнитного поля.

"Если упростить, это взаимодействие света и магнетизма, — пояснил Капуа. — Статическое поле "закручивает" свет, а свет, в свою очередь, проявляет магнитные свойства вещества. Мы обнаружили, что магнитная часть световой волны вносит вклад первого порядка — она неожиданно активна".

Используя расчеты на основе уравнения Ландау–Лифшица–Гильберта, описывающего динамику спинов, ученые применили свою модель к широко используемому в оптике кристаллу твердого раствора тербия и галлия.

Оказалось, что магнитная составляющая света объясняет около 17% наблюдаемого поворота поляризации в видимом диапазоне и до 70% — в инфракрасном.

"Наши результаты показывают, что свет "разговаривает" с материей не только через электрическое поле, но и через магнитное, о вкладе которого долгое время не подозревали", — отметил Ассулин.

Авторы считают, что открытие позволит по-новому взглянуть на управление магнитными свойствами материалов с помощью света. Это может найти применение в спинтронике, оптической памяти и технологиях квантовых вычислений, основанных на спинах.