[科普中国]-磁光效应玻璃

和磁场平行的人射偏振光，通过置于磁场中的透明物质，按照θ=VlH产生偏转现象称为法拉第效应。式中，θ为偏转角，l为物质的长度，H为磁场强度，V为物质的固有常数，称弗尔德常数，逆磁性取正，顺磁性取负。V值大的材料被用于激光光学系统中的光学隔离器元件、人造卫星的远距离操纵，大电流测定等，称磁光元件。与单晶体比较，玻璃的V值虽较小，但易制得均匀的各向同性、大尺寸制品，增大l，实际上就使θ增大。所以愿用玻璃制造磁光元件1。

组成及制造顺磁玻璃是将适当高浓度的稀土离子溶解在基础玻璃中而制得。一般地讲，三价稀土氧化物玻璃属于顺磁玻璃，因为它们的偏振面在磁场作用下产生顺磁效应，即产生磁场的电流方向与偏振面的旋转方向相一致。如图可表明不同系统玻璃的弗尔德常数与稀工离子种类的关系，包括硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐。表中所列数字属于顺磁旋转，但也包括基础玻璃的逆磁旋转，因此可以认为，顺磁旋转只与稀土氧化物浓度有关，而与基础玻璃组成无关，并且弗尔德常数近似正比于稀土离子的浓度。但是，为了制得稳定的玻璃，稀土离子的含量应控制在20%一30%(摩尔分数)之间。含Ce3+、pr3+、Tb3+或Dy3+的玻璃，它们的弗尔德常数之所以很大，是由于Ce3+和pr3+在近紫外区的色散大，而pr3+和Dy3+的磁矩也很大的原因1。

应用磁光玻璃常用于调制激光或用作只让通过一个方向的光隔离器，如图所示：输入方向的线偏振光在磁光玻璃中旋转了45°，调节磁场，同样配置45°的偏振面，通过输出方向的偏振器。从反方向射过来的激光，在磁光玻璃中又一次旋转45°，两偏振面互成直角，光就不能通过，达到隔离目的，这对激光核聚变反应尤为适用。

利用已知弗尔德常数的磁光玻璃，根据偏振面的旋转角度，可以测定磁场强度，反之，根据高压电线周围产生的磁场，也可以测定高压电流的大小2。

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学