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(2025-11-21 15:37:34)
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光能影响某些物质的磁性
180年前的一项实验首次证明了光和电磁之间的一个联系，但这种联系比我们想的更深
新科学家 By
19 November 2025
展示光如何变得被一个磁场偏振的法拉第实验的图示。ENRIQUE SAHAGÚN
1845年物理学家迈克尔·法拉第提供了首次电磁和光被关联的直接证明。现在原来是这种联系甚至比法拉第想象的更强。
在他的实验中，法拉第穿过一片饰有硼酸和氧化铅并埋没在磁场中的玻璃照射光线。他发现了这改变了光：当它从玻璃浮现时它的偏振方向已经被重新定向。
光是一种电磁波，在过去的180年里已经普遍接受了这种“法拉第效应”证明磁场结合了玻璃中的电荷和光的电子成分的共同作用造成光波变得被旋转——以一个比在它进入材料之前不同的方向中摆动。
也许令人惊讶的是长期以来一直假定了光的磁性成分在法拉第效应中效果上没有起一个角色。以色列耶路撒冷希伯来大学的卡普亚（Amir Capua）和阿索林（Benjamin Assouline）现在表明这并不总一定是这种情况。
卡普亚说：“我们现在了解到光有一个与材料相互作用的第二部分”。
卡普亚说为什么研究人员没有追求光的磁性成分在法拉第效应中起一个部分的想法有两个原因。首先，与电力相比在诸如法拉第玻璃材料内的磁力似乎是相对弱的。其次，当像法拉第玻璃一样材料被磁化时——这意味着它们的组成部分的量子自旋与任何像微小的磁铁会一样的磁场相互作用——这些自旋典型的与光波的磁性成分不同步，这提示两者不强的相互作用。
但卡普亚和阿索林意识到当光的磁性成分被圆偏振时——本质上涡旋的或螺旋的一样——它能与玻璃中的磁性自旋更多强烈的相互作用。他们得出甚至不用任何特别努力来操纵光这发生的结论，因为它的磁性成分总是由几个螺旋波组成。
两位研究人员的计算揭示了如果法拉第的实验用一种叫铽镓石榴石（TGG）的磁性材料而不是玻璃重复，当可见光穿过这种材料时，这种磁相互作用实际上可能占结果的法拉第效应的17%。如果红外光穿过了铽镓石榴石材料磁相互作用将占多达法拉第效应的70%。
英国曼彻斯特大学的罗占斯基（Igor Rozhansky）说新的计算令人信服并指向在未来的可能实验测试。罗占斯基说，法拉第效应的迄今为止被忽视的磁性成分可以为研究人员来操纵材料内部的自旋提供一种新方法。他补充说是否这种效应在某些材料中实际上比传统的法拉第效应更强是一个公开的问题。
未来的实验将把来自基础物理学的新发现带到应用，卡普亚说，他已经能憧憬某些材料中的磁性自旋能与光的磁性成分相互作用的发现可以被用来操纵它们。这最终可能为新型基于自旋的传感器和硬盘铺平道路。
期刊参考:Scientific
Reports
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