Магнитооптический эффект Керра - Magneto-optic Kerr effect

В физике магнито-оптический эффект Керра ( Мок ) или поверхность магнито-оптический эффект Керра ( ДЫМОВАЯ ) является одним из магнито-оптических эффектов . Он описывает изменения света, отраженного от намагниченной поверхности. Он используется в материаловедении в таких устройствах, как микроскоп Керра, для исследования структуры намагниченности материалов.

Несколько зерен NdFeB с магнитными доменами, видимыми посредством контраста с помощью керровского микроскопа.

Определение

Магнитооптический эффект Керра связывает свет, который отражается от намагниченной поверхности, и может изменять как поляризацию, так и интенсивность отражения . Магнитооптический эффект Керра подобен эффекту Фарадея , который описывает изменения в пропускании света через магнитный материал. Напротив, магнитооптический эффект Керра описывает изменения света, отраженного от магнитной поверхности. Оба эффекта являются результатом недиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости . Эти недиагональные компоненты придают магнитооптическому материалу анизотропную диэлектрическую проницаемость , что означает, что его диэлектрическая проницаемость различна в разных направлениях. Диэлектрическая проницаемость влияет на скорость света в материале: ${\ displaystyle \ varepsilon}$

${\ displaystyle v_ {p} = {\ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon \ mu}}}}$

где - скорость света, проходящего через материал, - диэлектрическая проницаемость материала, - магнитная проницаемость; и, таким образом, скорость света зависит от его ориентации. Это вызывает колебания фазы поляризованного падающего света. ${\ displaystyle v_ {p}}$ ${\ displaystyle \ varepsilon}$ ${\ displaystyle \ mu}$

Геометрии

MOKE можно дополнительно классифицировать по направлению вектора намагниченности относительно отражающей поверхности и плоскости падения.

Полярный МОК

Когда вектор намагниченности перпендикулярен отражающей поверхности и параллелен плоскости падения, эффект называется полярным эффектом Керра . Чтобы упростить анализ и поскольку две другие конфигурации имеют исчезающее керровское вращение при нормальном падении, при проведении экспериментов в полярной геометрии обычно используется падение, близкое к нормальному.

Продольный МОКЕ

В продольном эффекте вектор намагниченности параллелен как отражающей поверхности, так и плоскости падения. Продольная установка включает в себя свет, отраженный под углом от отражающей поверхности, а не перпендикулярно ей, как это используется для полярного MOKE. Таким же образом, линейно поляризованный свет, падающий на поверхность, становится эллиптически поляризованным, причем изменение поляризации прямо пропорционально составляющей намагниченности, которая параллельна отражающей поверхности и параллельна плоскости падения. Этот эллиптически поляризованный свет первого порядка имеет два перпендикулярных вектора, а именно стандартный амплитудный коэффициент отражения Френеля и коэффициент Керра . Коэффициент Керра обычно намного меньше коэффициента отражения. ${\ displaystyle E}$ ${\ displaystyle r}$ ${\ displaystyle k}$

Поперечный MOKE

Когда намагниченность перпендикулярна плоскости падения и параллельна поверхности, говорят, что она имеет поперечную конфигурацию. В этом случае падающий свет также не перпендикулярен отражающей поверхности, но вместо измерения полярности света после отражения измеряется отражательная способность . Это изменение отражательной способности пропорционально составляющей намагниченности, которая перпендикулярна плоскости падения и параллельна поверхности, как указано выше. Если компонент намагниченности указывает вправо от плоскости падения, если смотреть со стороны источника, то вектор Керра складывается с вектором амплитуды Френеля, и интенсивность отраженного света равна . С другой стороны, если компонент намагниченности указывает слева от падающей плоскости, если смотреть со стороны источника, вектор Керра вычитается из амплитуды Френеля, и отраженная интенсивность дается выражением . ${\ displaystyle r}$ ${\ Displaystyle | г + к | ^ {2}}$ ${\ displaystyle | rk | ^ {2}}$

Квадратичный MOKE

В дополнение к полярному , продольному и поперечному эффекту Керра, которые линейно зависят от соответствующих компонентов намагниченности, существуют также квадратичные эффекты более высокого порядка, для которых угол Керра зависит от членов произведения, включающих полярную , продольную и поперечную компоненты намагниченности. Эти эффекты называются эффектом Фойгта или квадратичным эффектом Керра. Квадратичный магнитооптический эффект Керра (QMOKE) проявляется в сплавах Гейслера, таких как Co ₂ FeSi и Co ₂ MnGe.

Приложения

Оптический эксперимент по наблюдению магнитооптического эффекта Керра

Микроскопия

Микроскоп Керра полагается на MOKE, чтобы отображать различия в намагниченности на поверхности магнитного материала. В микроскопе Керра освещающий свет сначала проходит через поляризующий фильтр, затем отражается от образца и проходит через поляризационный фильтр анализатора , а затем проходит через обычный оптический микроскоп. Поскольку для разных геометрий MOKE требуется разный поляризованный свет, поляризатор должен иметь возможность изменять поляризацию падающего света (круговую, линейную и эллиптическую). Когда поляризованный свет отражается от материала образца, может произойти изменение в любой комбинации следующего: керровское вращение, керровская эллиптичность или поляризованная амплитуда. Изменения поляризации преобразуются анализатором в видимые изменения интенсивности света. Компьютерная система часто используется для создания изображения магнитного поля на поверхности по этим изменениям поляризации.

Магнитные СМИ

Магнитооптические приводы (МО) были представлены в 1985 году. МО-диски записывались с помощью лазера и электромагнита. Лазер нагревает пластину выше своей температуры Кюри, в этот момент электромагнит будет ориентировать этот бит как 1 или 0. Для чтения лазер работает с меньшей интенсивностью и излучает поляризованный свет. Отраженный свет анализируется, показывая заметную разницу между 0 и 1.

Открытие

Магнитооптический эффект Керра был открыт в 1877 году Джоном Керром .

Смотрите также

дальнейшее чтение

Звездин А.К .; Котов В.А. (1997). Современная магнитооптика и магнитооптические материалы . Издательский институт Физики. п. 404. ISBN 978-0-7503-0362-0 .
Этьен дю Тремоле де Лашейсери; Д. Жиньу; Мишель Шленкер, ред. (2005). Магнетизм Fundamentals I . Springer Science & Business Media. п. 507. ISBN. 978-0-387-22967-6 .

Внешние ссылки

Аплет вычисления Керра - Java-апплет, вычисляющий угол Керра многослойных тонких пленок.
yeh-moke - Бесплатное программное обеспечение вычисляет магнитооптический эффект Керра многослойных тонких пленок.
Микроскоп MOKE - магнитооптический микроскоп на эффекте Керра [PDF: 3,2MB]
MOKE tutorial - Пошаговое руководство по продольному, полярному и поперечному магнитооптическому эффекту Керра.
Широкополосная магнитооптическая спектроскопия Керра

[1] Гарсиа-Мерино, штат Джорджия; и другие. (2018). «Магнитопроводимость и магнитно-управляемое нелинейное оптическое пропускание в многостенных углеродных нанотрубках» . Оптика Экспресс . 24 (17): 19552–19557. DOI : 10,1364 / OE.24.019552 .

[2] Hamrle, J; и другие. (2007). «Огромный квадратичный магнитооптический эффект Керра и перемагничивание в соединении Гейслера Co ₂ FeSi». J. Phys. D: Прил. Phys . 40 : 1563. arXiv : cond-mat / 0609688 . Bibcode : 2007JPhD ... 40.1563H . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 40/6 / S09 .

[3] Мудули, Пранаба; и другие. (2009). «Исследование магнитной анизотропии и перемагничивания с использованием квадратичного магнитооптического эффекта в эпитаксиальных пленках Co _x Mn _y Ge _z (111)». J. Phys .: Condens. Материя . 21 : 296005. Bibcode : 2009JPCM ... 21C6005M . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 21/29/296005 .

[4] Керр, Джон (1877). «О вращении плоскости поляризации при отражении от полюса магнита» . Философский журнал . 3 : 321. DOI : 10,1080 / 14786447708639245 .

[5] Перейти ↑ Weinberger, P. (2008). «Джон Керр и его эффекты, найденные в 1877 и 1878 годах» (PDF) . Письма философского журнала . 88 (12): 897–907. Bibcode : 2008PMagL..88..897W . DOI : 10.1080 / 09500830802526604 . Архивировано из оригинального (PDF) 18 июля 2011 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )

Languages

In other projects