Che cos'è un rotatore di Faraday?
Un rotatore faraday è un dispositivo senza parti mobili che cambia la polarizzazione o l'angolo della forma d'onda della luce che lo attraversa. La luce attraversa l'aria o altri materiali come una serie di onde, chiamate radiazioni elettromagnetiche, con le caratteristiche di entrambi i campi elettrici e magnetici. Il dispositivo funziona secondo il principio che la luce che passa attraverso un cristallo o un materiale trasparente solido cambierà la polarizzazione se è presente un campo magnetico.
Scoperto dallo scienziato Michael Faraday nel 1845, l'effetto dei campi magnetici sulle onde luminose fu la prima prova che la luce era un'onda elettromagnetica. Scoprì che cambiare l'intensità del campo magnetico influiva sull'angolo di polarizzazione della luce. Chiamato The Faraday Effect, questa è la base per il rotatore, che utilizza l'effetto sperimentale in un dispositivo pratico.
La luce che passa attraverso molti materiali, tra cui vetro e acqua, può influire sull'angolo di polarizzazione senza l'uso di campi magnetici. Questo effetto è chiamato polarizzazione ottica e i produttori di occhiali da sole ne approfittano producendo lenti che bloccano angoli polarizzati diversi dalla luce normale. L'effetto dell'abbagliamento è ridotto, poiché la luce riflessa dall'acqua o dagli edifici avrà un diverso angolo di polarizzazione.
Per costruire un rotatore faraday, un magnete circonda un materiale trasparente. Al passaggio della luce, il campo magnetico fa ruotare l'onda luminosa di una quantità specifica. La quantità di rotazione può essere determinata da un'equazione che utilizza l'intensità del campo magnetico, la lunghezza del cristallo e la costante di verdetto del materiale. Questa costante è diversa per tutti i materiali e cambia con la temperatura; le tabelle delle costanti sono pubblicate per materiali a diverse temperature.
Le apparecchiature laser utilizzano spesso un rotatore faraday come dispositivo di protezione, per prevenire l'energia laser riflessa nell'unità. Quando un laser crea un raggio di luce, è molto coerente, il che significa che contiene luce di una forma d'onda specifica. Quando la luce lascia il laser, spesso viene riflessa o passa attraverso altre apparecchiature e potenzialmente parte della luce potrebbe essere riflessa al laser. L'aggiunta di un rotatore faraday impedisce questo, poiché la luce che passa attraverso il rotatore è polarizzata in genere a 45 ° dal raggio originale e non può riflettere indietro. L'angolo può essere variato, ma una maggiore polarizzazione richiede un'intensità del campo magnetico aggiuntiva.
Un ulteriore vantaggio di un rotatore faraday è che la luce che lo attraversa e poi ritorna nella direzione opposta non viene ruotata indietro. Se la luce è polarizzata a 45 ° dal rotatore, quindi colpisce uno specchio e ritorna, il rotatore la polarizzerà di altri 45 °. I filtri di polarizzazione ottica o i dispositivi che creano specifici gradi di polarizzazione per l'uso in laboratorio possono trarre vantaggio da questo effetto. Questo funziona riflettendo parte della luce attraverso il rotatore, creando due fasci di luce che sono polarizzati ad angoli diversi.