جهاز فاراداي الدوار

مُدوِّر فاراداي هو مُدوِّر استقطاب يعتمد على تأثير فاراداي ، وهو تأثير مغناطيسي بصري يتضمن انتقال الضوء عبر مادة ما عند وجود مجال مغناطيسي ثابت طولي. تتغير حالة الاستقطاب (مثل محور الاستقطاب الخطي أو اتجاه الاستقطاب الإهليلجي ) أثناء مرور الموجة عبر الجهاز، ويُعزى ذلك إلى اختلاف طفيف في سرعة الطور بين الاستقطاب الدائري الأيسر والأيمن . لذا، فهو مثال على الانكسار الدائري المزدوج ، كما هو الحال في النشاط البصري ، ولكنه يتضمن مادة لا تمتلك هذه الخاصية إلا في وجود مجال مغناطيسي .

الانكسار الدائري، الذي ينطوي على اختلاف في الانتشار بين الاستقطابات الدائرية المتقابلة، يختلف عن الانكسار الخطي (أو ببساطة الانكسار ، عندما لا يتم تحديد المصطلح بشكل أكبر) والذي يحول استقطاب الموجة أيضًا ولكن ليس من خلال دوران بسيط.

يتم تدوير حالة الاستقطاب بما يتناسب مع المجال المغناطيسي الطولي المطبق وفقًا لما يلي:

${\displaystyle \beta =VBd\!}$

أين${\displaystyle \beta }$هي زاوية الدوران ( بالراديان )، ${\displaystyle B}$هي كثافة التدفق المغناطيسي في اتجاه الانتشار (بالتسلا ) ، ${\displaystyle d}$يمثل طول المسار (بالمتر) الذي يتفاعل فيه الضوء والمجال المغناطيسي، و ${\displaystyle V}$يمثل ثابت فيرديه للمادة. يتغير ثابت التناسب التجريبي هذا (بوحدات راديان لكل تسلا لكل متر، rad/(T·m)) بتغير الطول الموجي ودرجة الحرارة ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ، وهو مُجدول لمواد مختلفة.

يُعد دوران فاراداي مثالًا نادرًا على الانتشار الضوئي غير التبادلي. مع أن التبادلية مبدأ أساسي في الكهرومغناطيسية ، فإن عدم التبادلية الظاهرية في هذه الحالة ناتجة عن عدم مراعاة المجال المغناطيسي الساكن، والاكتفاء بالجهاز الناتج. على عكس الدوران في وسط نشط ضوئيًا ، مثل محلول السكر، فإن عكس شعاع مستقطب عبر نفس مُدوِّر فاراداي لا يُلغي تغيير الاستقطاب الذي طرأ على الشعاع أثناء مروره عبر الوسط، بل يُضاعفه. عندئذٍ، باستخدام مُدوِّر فاراداي بزاوية دوران 45 درجة، ستعود الانعكاسات غير المقصودة من مصدر مستقطب خطيًا باستقطاب مُدار بزاوية 90 درجة، ويمكن حجبها ببساطة باستخدام مُستقطِب ؛ وهذا هو أساس العوازل الضوئية المستخدمة لمنع الانعكاسات غير المرغوب فيها من التأثير على النظام البصري (وخاصةً الليزر).

يكمن الفرق بين دوران فاراداي وآليات دوران الاستقطاب الأخرى فيما يلي: في وسط نشط بصريًا، يلتف اتجاه الاستقطاب أو يدور في نفس الاتجاه (مثل لولب يميني) في كلا الاتجاهين، وبالتالي في حالة الانعكاس المستوي، ينعكس الدوران الأصلي، مما يعيد الشعاع الساقط إلى استقطابه الأصلي. من ناحية أخرى، في جهاز دوران فاراداي، يتعرض الضوء المار في اتجاهين متعاكسين لمجال مغناطيسي في اتجاهين متعاكسين بالنسبة لاتجاه الانتشار، وبما أن الدوران (بالنسبة لاتجاه الانتشار) يتحدد بواسطة المجال المغناطيسي (انظر المعادلة أعلاه)، فإن هذا الدوران يكون متعاكسًا بين اتجاهي الانتشار.

تُعدّ دوّارات فاراداي أساسية في بناء العوازل البصرية المستخدمة في البنية التحتية للاتصالات. وعلى مستوى مسار الميكرومتر، تُستخدم دوّارات فاراداي في الكشف عن المجالات المغناطيسية الحساسة. وتشمل تطبيقاتها الكشف عن الدوامات فائقة التوصيل والمجالات المغناطيسية الحديدية، وفي التطبيقات التجارية، الكشف عن الشقوق تحت سطح هياكل الطائرات والأرقام التسلسلية للأسلحة النارية المدمرة. ^{[ 4 ]}

• مرشح الخط الذري