Co to jest rotator Faradaya?
Rotator Faradaya to urządzenie bez ruchomych części, które zmienia polaryzację lub kąt fali przechodzącego przez nie światła. Światło przepływa przez powietrze lub inne materiały w postaci szeregu fal zwanych promieniowaniem elektromagnetycznym o właściwościach pól elektrycznych i magnetycznych. Urządzenie działa na zasadzie, że światło przechodzące przez kryształ lub stały przezroczysty materiał zmieni polaryzację, jeśli obecne będzie pole magnetyczne.
Odkryty przez naukowca Michaela Faradaya w 1845 r. Wpływ pól magnetycznych na fale świetlne był pierwszym dowodem na to, że światło jest falą elektromagnetyczną. Odkrył, że zmiana siły pola magnetycznego wpływa na kąt polaryzacji światła. Nazwany efektem Faradaya, jest to podstawa rotatora, który wykorzystuje efekt eksperymentalny w praktycznym urządzeniu.
Światło przechodzące przez wiele materiałów, w tym szkło i wodę, może mieć wpływ na kąt polaryzacji bez użycia pól magnetycznych. Ten efekt nazywa się polaryzacją optyczną, a producenci okularów przeciwsłonecznych wykorzystują to, wytwarzając soczewki, które blokują spolaryzowane kąty inne niż normalne światło. Efekt olśnienia jest zmniejszony, ponieważ odbite światło z wody lub budynków będzie miało inny kąt polaryzacji.
Aby zbudować rotator faradaya, magnes otacza przezroczysty materiał. Gdy światło przechodzi, pole magnetyczne powoduje obrócenie fali świetlnej o określoną wartość. Wielkość obrotu można określić za pomocą równania, które wykorzystuje siłę pola magnetycznego, długość kryształu i stałą verdet materiału. Ta stała jest inna dla wszystkich materiałów i zmienia się wraz z temperaturą; tabele stałych są publikowane dla materiałów w różnych temperaturach.
Sprzęt laserowy często wykorzystuje rotator Faradaya jako urządzenie ochronne, aby zapobiec odbijaniu energii lasera do urządzenia. Kiedy laser tworzy wiązkę światła, jest bardzo spójny, co oznacza, że zawiera światło o jednym określonym kształcie fali. Gdy światło opuszcza laser, często jest odbijane lub przechodzi przez inny sprzęt i potencjalnie część światła może zostać odbita z powrotem do lasera. Dodanie rotatora Faradaya zapobiega temu, ponieważ światło przechodzące przez rotator jest zwykle spolaryzowane 45 ° od pierwotnej wiązki i nie może odbijać się wstecz. Kąt można zmieniać, ale większa polaryzacja wymaga dodatkowej siły pola magnetycznego.
Dodatkową korzyścią rotatora Faradaya jest to, że światło przechodzące przez niego, a następnie wracające w przeciwnym kierunku, nie jest obracane z powrotem. Jeśli światło jest spolaryzowane pod kątem 45 ° przez rotator, a następnie uderza w lustro i wraca, rotator spolaryzuje je o kolejne 45 °. Optyczne filtry polaryzacyjne lub urządzenia, które wytwarzają określone stopnie polaryzacji do użytku laboratoryjnego, mogą wykorzystać ten efekt. Działa to poprzez odbijanie części światła z powrotem przez rotator, tworząc dwie wiązki światła, które są spolaryzowane pod różnymi kątami.