磁光效应

磁光效应是多种现象中的任何一种，在这种现象中，电磁波传播通过已因准静态磁场的存在而改变的介质。在这种也称为回旋或旋磁的介质中，左旋和右旋椭圆极化可以以不同的速度传播，从而导致许多重要现象。

当光通过一层磁光材料传输时，结果称为法拉第效应：偏振面可以旋转，形成法拉第旋转器。磁光材料的反射结果称为磁光克尔效应（不要与非线性克尔效应混淆）。

一般来说，磁光效应会局部破坏时间反转对称性（即当只考虑光的传播而不考虑磁场源时）以及洛伦兹互易性，这是构建光学器件的必要条件隔离器（光从一个方向穿过但不从另一个方向穿过）。

两个主偏振的旋转方向相反的两种回旋材料，对应于无损介质的复共轭ε张量，称为光学异构体。

特别是，在磁光材料中，磁场的存在（无论是外部施加的还是因为材料本身是铁磁性的）都会导致材料的介电常数张量 ε 发生变化。ε 变为各向异性，一个 3×3 矩阵，具有复杂的非对角线分量，当然取决于入射光的频率 ω。如果可以忽略吸收损失，则 ε 是厄米矩阵。由此产生的主轴也变得复杂，对应于椭圆偏振光，其中左旋和右旋偏振可以以不同的速度传播（类似于双折射）。

更具体地说，对于可以忽略吸收损耗的情况

或者等效地位移场D和电场E之间的关系是：

D = ε E = ε ′ E + i E × g {displaystyle mathbf {D} =varepsilon mathbf {E} =varepsilon 'mathbf {E} +imathbf {E} times mathbf {g} }

其中 ε ′ {displaystyle varepsilon '} 是实对称矩阵，g = ( g x , g y , g z ) {displaystyle mathbf {g} =(g_{x},g_{y}, g_{z})} 是一个称为回转向量的实伪向量，其幅度通常小于 ε ′ {displaystyle varepsilon '} 的特征值。g 的方向称为材料的回转轴。对于一阶，g 与施加的磁场成正比：

g = ε 0 χ ( m ) H {displaystyle mathbf {g} =varepsilon _{0}chi {(m)}mathbf {H} }

其中 χ ( m ) {displaystyle chi {(m)}!} 是磁光磁化率（各向同性介质中的标量，但更常见的是张量）。如果这种敏感性本身取决于电场，则可以获得磁光参量生成的非线性光学效应（有点类似于其强度受外加磁场控制的普克尔斯效应）。

要分析的最简单的情况是 g 是 ε ′ {displaystyle varepsilon '} 的主轴（特征向量），以及 ε ′ {displaystyle varepsilon '} 的另外两个特征值是相同的。

最常见的是，人们考虑在 z 方向（平行于 g）传播的光。在这种情况下，解是椭圆偏振电磁波，相速度为 1 / μ ( ε 1 ± g z ) {displaystyle 1/{sqrt {mu (varepsilon _{1}pm g_{z })}}}（其中 μ 是磁导率）。这种相速度的差异导致了法拉第效应。

对于完全垂直于旋转轴传播的光，这些属性被称为 Cotton-Mouton 效应并用于循环器。

克尔旋转和克尔椭圆率是与旋磁材料接触的入射光的偏振变化。克尔旋转是透射光偏振面的旋转。