البصريات المغنطيسية (أدوات-)
بصريات مغنطيسيه (ادوات)
Magnetooptic devices - Dispositifs magnéto-optiques
البصريّات المِغنطيسيّة (أدوات-)
محمد بهاء الصوص
البصريات المغنطيسية magneto-optics فرع من الفيزياء يدرس تأثير وسطٍ يخضع لحقل مغنطيسي خارجي شبه مستمر 
في الأمواج الكهرطيسية التي تمر خلاله أو تنعكس عنه.
في وسط ذي مغنطيسية مسايرة (طردية) paramagnetic خاضع لحقل مغنطيسي خارجي 
. يمكن في الحالة العامة كتابة سماحية الوسط -التي تمثل العلاقة بين العزم المغنطيسي المتحرض في الوسط والحقل المغنطيسي المطبَّق- على شكل ممتد (تنسور) tensor خطي 
(المعادلة 1):
حيث 
ثابت يتعلق بالوسط، و
هي مركبات شعاع الواحدة 
وفق اتجاه الحقل المغنطيسي 
، فيصبح الوسط بتأثير الحقل المغنطيسي الخارجي ثنائي قرينة الانكسار birefringent، ويظهر ذلك نتيجة وجود العناصر اللاقطرية في التنسور. وتكون السماحية عدداً واحداً في الحالات البسيطة إذ تنعدم عناصر التنسور اللاقطرية (الشكل 1).
 |
| الشكل (1) |
يحسب أثر الوسط ذي المغنطيسية المسايرة على شعاع الموجة الكهرطيسية التي تعبره عن طريق معادلة ماكسويل: 
، حيث D حقل التحريض الكهربائي
وE الحقل الكهربائي و
ثابت العازلية الكهربائي، ويُسمى أثر فاراداي Faraday. ويُدعى تأثير الوسط في الموجة الكهرطيسية المنعكسة عنه (من دون عبوره) بأثر كير المغنطيسي البصري (الضوئي) Magneto-Optic Kerr Effect (MOKE).
أما في حالة كون الوسط ذي مغنطيسية حديدية ferromagnetic، فإن السماحية ستكون على شكل تنسور أيضاً إلا أنها لا تبقى خطيةً، وفي هذه الحالة يطلق على التأثير اللا خطي للوسط في الموجة الكهرطيسية التي تعبره اسم أثر كوتون - موتون Cotton-Mouton.
لاقت المواد ذات المغنطيسية الضوئية اهتماماً كبيراً منذ عام 1956 عند اكتشاف عقيق الحديد-إتريوم
YIG (
) yttrium iron garnet. وتبيّن أن العقيق، المركب من عناصر التربة النادرة، من أهم المواد التي يمكن أن تُستعمل في هذا المجال، وقد أوضحت الأبحاث الحديثة أن إحلال السيريوم Ce-YIG أو البزموت Bi-YIG محل جزء من الإتريوم في بلورة YIG أو استعمال BIG يؤدي إلى زيادة كبيرة للأثر المغنطيسي الضوئي قد تصل إلى مئات المرات.
يُعد أثر فاراداي أكثر آثار الحقل المغنطيسي استعمالاً، فعند مرور الضوء المستقطب خطياً عبر مادة ذات مغنطيسية مسايرة خاضعة لحقل مغنطيسي عمودي على منحى انتشار الضوء؛ فإن مستوي استقطاب الضوء سيدور وفق زاوية معطاة بـ 
حيث: V ثابت فيرديه Verdet الذي يتعلق بالمادة، وB شدة الحقل المغنطيسي المطبق، وl طول مسار الضوء في المادة، ويُطلق على هذا الجهاز اسم مدوِّر فاراداي Faraday rotator (الشكل 2). تتعلق جهة دوران الاستقطاب في مدوِّر فارادي بجهة الحقل المغنطيسي المطبَّق ولا تتعلق باتجاه عبور الضوء خلال المادة ولذلك فإن مدوِّر فاراداي هو من الأجهزة الضوئية غير العكوسة، وبوضعه بين مقطبين polarizers؛ يمكن استعمال هذه الظاهرة في صناعة العوازل الضوئية optical isolator التي تسمح للضوء المستقطب بالمرور عبرها وفق اتجاه معين، وتمنع عبوره وفق الاتجاه المعاكس.
 |
| الشكل (2) |
أما أثر كير المغنطيسي الضوئي MOKE فيُفيد في تخزين المعلومات وقراءتها في وسط مغنطيسي مناسب. إذ تستعمل الحزمة الضوئية الصادرة عن ليزر نصف ناقل - عند حد الانعراج - في سبر المعلومة المخزَّنة مغنطيسياً على صورة بتات bits وقراءتها عن طريق معرفة خواص الحزمة المنعكسة عن وسط التخزين واستقطابها. كما يستخدم المفعول المغنطيسي الضوئي أيضاً في كثير من التطبيقات الصناعية والحيوية المختلفة ضمن منظومات متعددة.
|
مراجع للاستزادة: - K. H. J. Buschow, F. R. de Boer, Physics of Magnetism and Magnetic Materials, Kluwer Academic Publishers, 2004. - K. Pandey, A. Wasan1 and V. Natarajan, Coherent control of magneto-optic Rotation, J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41. 2008 - S. Sugano, N. Kojima, Magneto-Optics, Springer Series in Solid-State Sciences, 2000. |
- التصنيف : الكيمياء والفيزياء - النوع : الكيمياء والفيزياء - المجلد : المجلد الخامس مشاركة :
المجلدات الصادرة عن موسوعة العلوم والتقانات
