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Concept
Effet Faraday
Résumé
En physique, l'effet Faraday décrit l'interaction entre la lumière et un champ magnétique dans un matériau : la polarisation de la lumière effectue une rotation proportionnelle à la composante du champ magnétique sur la direction de propagation de la lumière.
L'effet Faraday est un effet magnéto-optique découvert par Michael Faraday en 1845. Il apparaît dans la plupart des matériaux diélectriques transparents lorsqu'ils sont soumis à des champs magnétiques. Ce fut la première mise en évidence du lien entre magnétisme et lumière : le fait que la lumière contienne un champ magnétique fait maintenant partie de la théorie du rayonnement électromagnétique, développé par James Clerk Maxwell dans les années 1860 et 1870.
L'effet Faraday est le résultat d'une résonance ferromagnétique. Cette résonance implique qu'en décomposant la polarisation de la lumière en deux polarisations circulaires tournant en sens contraire, ces deux composantes se propagent à des vitesses différentes, donnant ainsi un pouvoir rotatoire au matériau. Il apparaît alors un déphasage entre ces deux composantes. La conséquence principale est qu'un rayon lumineux entrant avec une polarisation rectiligne dans le milieu considéré ressort avec une orientation de sa polarisation différente.
Plusieurs instruments de mesure utilisent l'effet Faraday. Par exemple, on peut mesurer le pouvoir rotatoire des substances, effectuer une modulation de l'amplitude de la lumière, ou détecter un champ magnétique.
La relation entre le champ magnétique B et l'angle de rotation de la polarisation obtenu après avoir traversé une distance d dans la substance est donnée par :
où est la constante de Verdet du matériau considéré (en rad·T -1.m-1). Cette constante varie en fonction de la longueur d'onde de la lumière et de la température.
Une constante de Verdet positive correspond à une rotation vers la gauche ou lévogyre, et une constante de Verdet négative correspond à une rotation vers la droite ou dextrogyre.
Certains matériaux présentent une constante de Verdet très élevée (≈ −40 rad.
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