在磁場或磁矩作用下，物質(zhì)的電磁特性（如磁導率、介電常數(shù)、磁化強度、磁疇結構、磁化方向等）會發(fā)生變化，因而使通向該物質(zhì)的光的傳輸特性也隨之發(fā)生變化。光通向磁場或磁矩作用下的物質(zhì)時，其傳輸特性的變化稱為磁光效應，具有磁光效應的材料稱為磁光材料。

磁光效應的本質(zhì)是在外加磁場和光波電場共同作用下的非線性極化過程，具有獨特的光學非互易性，即磁致旋光現(xiàn)象具有不可逆性，這個特點是磁光材料的旋光性和自然旋光現(xiàn)象的根本區(qū)別。磁光效應的大小決定于物質(zhì)的特性，通常將具有較大磁光效應的物質(zhì)稱為磁光材料。

一般情況下，磁光效應隨物質(zhì)磁化強度的增大而增大。因此，大部分磁光材料都是磁性材料。磁光效應一般包括：①磁光法拉第效應；②磁光克爾效應；③科頓-穆頓效應；④磁圓振、磁線振二向色性；⑤塞曼效應；⑥磁激發(fā)光散射；⑦霍爾效應等。

磁光法拉第效應

1845年法拉第發(fā)現(xiàn)玻璃在強磁場的作用下具有旋光性，加在玻璃棒上的磁場引起了平行于磁場方向傳播的線偏振光偏振面的旋轉。此現(xiàn)象被稱為法拉第效應。法拉第效應第一次顯示了光和電磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系，促進了對光本性的研究。費爾德（Verdet）通過對許多介質(zhì)的磁致旋轉進行了研究，發(fā)現(xiàn)法拉第效應在固體、液體和氣體中都存在。大部分物質(zhì)的法拉第效應很弱，摻稀土離子玻璃的費爾德常數(shù)稍大。近年來研究的釔鐵石榴石等晶體的費爾德常數(shù)較大，從而大大提高了實用價值。

磁光克爾效應

克爾磁光效應就是入射的線偏振光在已磁化的物質(zhì)表面反射時，振動面發(fā)生旋轉的現(xiàn)象，1876年由J．克爾發(fā)現(xiàn)。特定條件下材料的旋光率用沿光傳播方向磁飽和的單位厚度樣品產(chǎn)生的旋轉角度來表示。當線偏振光被磁化了的鐵磁體表面反射時，反射光將是橢圓偏振的，并且以橢圓長軸為標志的偏振面相對于入射偏振光的偏振面旋轉了一個角度，即磁光克爾效應。

科頓-穆頓效應

當線偏振光垂直于磁化強度矢量方向透通鐵磁晶體時，光波的電矢量分成兩束，一束與磁化強度矢量平行，稱正常光波，另一束與磁化強度矢量垂直，稱非正常光波，兩者之間有相位差8。因兩種光波在鐵磁體內(nèi)的折射率不同而產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，稱為科頓-穆頓效應。

科頓-穆頓效應又稱磁雙折射效應，簡記為MLB。1907年A．科頓和H．穆頓發(fā)現(xiàn)，光在透明介質(zhì)中傳播時，若在垂直于光的傳播方向上加一外磁場，則介質(zhì)表現(xiàn)出單軸晶體的性質(zhì)，光軸沿磁場方向，主折射率之差正比于磁感應強度的平方。此效應也稱磁致雙折射。

磁圓振、磁線振二向色性

磁圓振二向色性發(fā)生在光沿平行于磁化強度Ms方向傳播時，由于鐵磁體對入射線偏振光的兩個圓偏振態(tài)的吸收不同，一個圓偏振態(tài)的吸收大于另一個圓偏振態(tài)的吸收，結果造成左、右圓偏振態(tài)的吸收有差異，此現(xiàn)象稱為磁圓二向色性。
磁線振二向色性發(fā)生在光沿著垂直于磁化強度Ms方向傳播時，鐵磁體對兩個偏振態(tài)的吸收不同，兩個偏振態(tài)以不同的衰減通過鐵磁體，這種現(xiàn)象稱為磁線振二向色性。

塞曼效應

光源在強磁場（105～106A／m）中發(fā)射的譜線，受到磁場的影響而分裂為幾條，分裂的各譜線間的間隔大小與磁場強度成正比的現(xiàn)象，稱為塞曼效應。1896年，荷蘭物理學家塞曼發(fā)現(xiàn)，原子光譜線在外磁場發(fā)生了分裂。隨后洛侖茲在理論上解釋了譜線分裂成3條的原因。

塞曼效應是繼1845年法拉第效應和1875年克爾效應之后發(fā)現(xiàn)的第三個磁場對光有影響的實例。塞曼效應證實了原子磁矩的空間量子化，為研究原子結構提供了重要途徑，被認為是19世紀末20世紀初物理學最重要的發(fā)現(xiàn)之一。利用塞曼效應可以測量電子的荷質(zhì)比。在天體物理中，塞曼效應還可以用來測量天體的磁場。

磁激發(fā)光散射

如圖所示，Z軸方向施加一恒磁場，磁化強度Ms繞Z軸進動，Ms在OZ軸的分量Mz＝常數(shù)，在YOZ平面里的旋轉分量為mk（ωk），它是被激發(fā)出的以wk為本征進動頻率的自旋波磁振子。當沿OY軸有光傳播，則沿OX軸有電場強度分量Ex（ω）并與mk（ωk）發(fā)生相互用，結果是在OZ軸方向產(chǎn)生電極化強度分量Pz（ω±ωk）的輻射就構成一級拉曼散射，稱為磁激發(fā)散射。

霍爾效應

通有電流的鐵磁體置于均勻磁場中，如果磁場的方向與電流的方向垂直，載流子在磁場中受洛侖茲力的作用，它就會發(fā)生在垂直于磁場和電流的兩個方向的偏移，樣品的兩端之間產(chǎn)生電場EH， 這種現(xiàn)象稱為霍爾效應。

審核編輯：劉清