Materiały magnetooptyczne c.d. Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Efekt Zeemana (bez spinu elektronu) z momentem pędu (krętem) elektronu związany jest moment magnet. wg. mechaniki kwantowej ma skwantowaną: a) długość; J = l. kwantowa krętu (całkowita lub połówkowa) b) orientację (wartość określonej składowej, rzut na określony kierunek) = kwantyzacja przestrzenna m = magnetyczna l. kwantowa (2J+1 wartości, czyli 2J+1 orientacji krętu) Np. J=1/2 Np. J=1 Jz= – ħ Jz= + ħ Jz= 0 z Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Wpływ ef. Zeemana na str. poziomów energetycznych różne orientacje to różne energie oddziaływania z zewn. polem mgt. dla J=1, są 3 różne orientacje, a więc 3 różne wartości energii oddziaływania – zależne od m energia atomu w polu magnetycznym zależy od rozszczepienie zeemanowskie Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Efekt Faradaya n–1 B=0 n–1 B0 różnica faz kołowych składowych P B A n–1 B=0 J=1 J=0   B m +1 –1 B0 n–1 J=1 J=0 różnica faz kołowych składowych skręcenie płaszczyzny polaryzacji o kąt  =  / 2 (kąt Faradaya) stała C jest proporcjonalna do gęstości ośrodka Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

dla światła rezonansowego silny efekt (duże skręcenie), B=8 -0 B=60 B=1 -0=0 B -0=1000 -0=60 skala 100 x większa -0=12 dla światła rezonansowego silny efekt (duże skręcenie), ale może być niemierzalny ze względu na silną absorpcję Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Porównanie rotacji (dwójłomności) z dichroizmem – funkcja : B=8 -0 B=60 B=1 B=1 -0 B=8 B=60 Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

 ef. Faradaya – nieodwracalny (kąt nie zależy od kierunku propagacji) Przykład zastosowań ef. Faradaya - magnetometria Merritt N. Deeter, Fiber-optic Faraday-effect magnetic-field sensor based on flux concentrators, Appl. Opt. 35, 154 (1996) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Przykład zastosowań ef. Faradaya – izolator optyczny inna możliwość: (Wiki) Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Pompowanie optyczne: rezonans optyczny – zasada zachow. energii ħ= ħfi 1966, Alfred Kastler foton niesie też kręt – zas. zachow. mom. pędu (W. Rubinowicz, 1932)    ħ  absorpcja fotonu zmienia rzut krętu atomowego 2P1/2 2S1/2 mJ= –1/2 +1/2 detektor + B time różnica populacji (orientacji krętu J)  rezonans między mJ= –1/2 i +1/2 selekcja stanów kwantowych (S.-G.) met. spinowej polaryzacji tarcz gazowych („magnesowanie gazu”), Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

Pompowanie optyczne: rezonans optyczny – zasada zachow. energii ħ= ħfi 1966, Alfred Kastler foton niesie też kręt – zas. zachow. mom. pędu (W. Rubinowicz, 1932)    ħ  absorpcja fotonu zmienia rzut krętu atomowego 2P1/2 2S1/2 mJ= –1/2 +1/2 detektor + B 2P1/2 2S1/2 mJ= –1/2 +1/2 detektor + B czas sygnał z detektora natężenie światła  różnica populacji (orientacji krętu J)  rezonans między mJ= –1/2 i +1/2 selekcja stanów kwantowych (S.-G.) met. spinowej polaryzacji tarcz gazowych („magnesowanie gazu”), Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011

pompowania optycznego: Zastosowania liczne! magnetometry – pomiar częst. rez. między podpoz. zeem. (cz. Larmora)  pomiar B (dokładność porówn. ze SQUID-em) + B? B1cost  = E/ħ = (m gJ B /ħ) B zegary atomowe – induk. rez. między poziomami str. nsbt. m=0 – m’=0 (słabo zależą od zewn. czynników – dobry wzorzec częstości) masery m’=0 m=0 B F’=2 0 F=1 0  Idet obrazowanie medyczne (spolaryz. 3He*, 129Xe) przygot. czystych stanów kwant. np. do kryptografii kwantowej etc... etc... Wojciech Gawlik, Materiały fotoniczne II, wykł. 6 2010/2011