Faraday efekt

Faraday efekt on Michael Faraday järgi nimetuse saanud magneto-optiline efekt, mis ilmneb valguse ja magnetvälja vastasmõjus aines.
Täpsemalt loetakse Faraday efektiks lineaarselt polariseeritud valguse polarisatsioonitasandi pöördumist valguse levimise suunas mõjuva magnetvälja toimel. 
Nähtuse avastas 1845. aastal Michael Faraday, kes täheldas valguse polarisatsioonitasandi pöördumist klaasi läbimisel. Klaasile oli rakendatud tugev magnetväli. Elektromagnetkiirguse teoreetilise baasi täiendas James Clerk Maxwell 1860.–1870. aastatel. Faraday efekt ilmneb enamikus optiliselt läbipaistvates materjalides (sh vedelikes), millele on rakendatud magnetväli.
Ajalugu.
1845. aastaks oli tänu Fresneli, Malus‘ jt tööle teada, et õige orientatsiooni korral on erinevad materjalid suutelised valguse polarisatsiooni suunda muutma, tehes polariseeritud valgusest võimsa tööriista läbipaistvate materjalide omaduste uurimiseks. Faraday oli veendunud, et valgus on elektromagnetiline nähtus ning peaks seetõttu olema mõjutatav elektromagnetiliste jõududega. Ta otsis tõendeid valguse polarisatsiooni mõjutavate elektriliste jõudude kohta, alustades elektrolüütide lagundamisest. Tema eksperimentaalmeetodid polnud aga piisavalt tundlikud ning elektrivälja efekti valgusele suutis mõõta John Kerr alles 30 aastat hiljem.
Faraday püüdis näha, kuidas magnetvälja rakendamine mõjutab seda, kuidas valgus erinevaid materjale läbib. Mitmete ebaõnnestunud katsete järel sattus ta katsetama pliid sisaldava klaasi tükki. Ta avastas, et kui polariseeritud valguse kiir läbis klaasi rakendatud magnetvälja suunas, muutus polariseeritud valguse nurk proportsionaalselt magnetväljatugevusega. Hiljem taastootis ta tugevamaid elektromagneteid, kasutades sama efekti muudeski tahketes, vedelates ja gaasilistes ainetes.
Füüsikaline selgitus.
Lineaarselt polariseeritud valgust, mis Faraday efekti tõttu pöördub, on võimalik vaadelda kui parem- ja vasakpidise ringpolariseeritud valguse superpositsiooni. Ringpolariseeritud komponente eraldi analüüsides on võimalik selgitada Faraday efekti põhjust. 
Ringpolariseeritud valguses pöörleb elektriväli valguse sagedusega. Pöörlevad nii parem- kui ka vasakpidine komponent (pöörlemise suund on komponentidel vastupidine). Valguse levimisel materjalis põhjustab pidevalt muutuv elektriväli jõudu, mis mõjub laetud osakestele. Eelkõige mõjutab jõud väikse massi tõttu elektrone. Elektronid hakkavad jõu mõjul samuti ringjooneliselt liikuma, põhjustades lisaks välisele rakendatud magnetväljale veel laetud osakese liikumisest tingitud magnetvälja. Parem- ja vasakpidisest ringpolariseeritud valgusest tekkinud jõud elektronidele on samuti vastassuunaline ja seetõttu on vastassuunaline ka elektronide liikumise poolt tekitatud magnetväli. Elektronide tekitatud väli on paralleelne välise magnetväljaga, kuid ühel juhul mõjub välise väljaga vastassuunas. Seega on summaarne magnetväli ühel ringpolariseeritud valgusekomponendi jaoks võimendatud ja teise jaoks nõrgendatud. Sellest tulenevalt on erinevate valguskomponentide levikukiirused optilises keskkonnas erinevad ning kui valgused materjalitüki läbides superpositsiooniprintsiipi rakendades jälle kokku liita, on tulemuseks lineaarselt polariseeritud valgus, kuid pöördunud polarisatsioonitasandiga.
Suhe polarisatsioonitasandi pöördumise ja rakendatud välise magnetvälja on :
formula_1,
kus
β – polarisatsioonitasandi pöördenurk (radiaanides);
"B" – valguse leviku sihiline magnetväljatugevus (teslades);
"d" – optiline teepikkus materjalis (meetrites), kus valgus ja magnetväli kokku puutuvad;
formula_2 – materjali Verdet' konstant. Empiiriliselt tuletatud võrdetegur (ühikuks radiaani tesla ja meetri kohta) sõltub tugevalt temperatuurist ja valguse lainepikkusest ning on enamiku materjalide jaoks tabuleeritud.
Kokkuleppeliselt vastab positiivne Verdet' konstant l-pöördele (vastupäeva) juhul kui valguse levimissuund on paralleelne magnetväljaga ning d-pöördele (päripäeva) kui valgus levib välise magnetväljaga anti-paralleelselt.
Ainete Verdet' konstandi näiteid.
Põhjalik ingliskeelne matemaatiline selgitus on leitav siit
Rakendused.
Faraday efektil põhinevad mitmed kasutustleidvad rakendused. 
Faraday efekt plasmoonilises/magnetilises materjalis.
Aastal 2009 sünteesiti γ-Fe2O3- tuum-kest nanostruktuurid, et integreerida magnetiliste omadustega (γ-Fe2O3) ja plasmooniline Au ühte komposiitmaterjali. Faraday efekt mõõdeti koos ja ilma plasmoonilise materjalita ja täheldati 530 nm valgusega kiiritades efekti võimendumist plasmoonilise kullaga komposiitmaterjalis. Uurijad väidavad, et magneto-optilise efekti võimendumine on tulenev magneto-optilise ülemineku ja plasmonresonantsi spektrite kattumisest uuritavas materjalis.