Als Faraday-Effekt bezeichnet man die Erscheinung, dass die Schwingungsebene linear polarisierten Lichtes beim Durchgang durch magnetisierte Stoffe gedreht wird (Faraday 1845). Der Drehwinkel ist dabei proportional dem Skalarprodukt aus der Magnetisierung und dem Ausbreitungsvektor des Lichtes sowie der Dicke der untersuchten Schicht. Es handelt sich dabei um einen nichtreziproken Effekt, d.h. dass die Polarisationsebene nach einer Reflexion am Ende des Materials und nochmaligem Durchlaufen des Materials in entgegengesetzter Richtung nicht wieder in die Ausgangslage zurückgedreht wird. Dies wir in Abb. 1 verdeutlicht.

Abb. 1 Prinzip der Faraday Drehung.

Es wird angenommen, dass das Licht sich parallel zur Magnetisierung im Medium ausbreitet und dass sich die Polarisationsebene in Ausbreitungsrichtung im Uhrzeigersinn um den Winkel Phi dreht (a). Dreht man die Richtung der Magnetisierung um, d.h. dass sich das Licht entgegengesetzt zur Magnetisierung ausbreitet, so wird die Polarisationsebene gegen den Uhrzeigersinn gedreht (-Phi) (b). Wird statt der Magnetisierung die Ausbreitungsrichtung des Lichtes umgedreht, so erfolgt aufgrund der gegensätzlichen Orientierung von Magnetisierung und Richtung des Lichts wiederum eine Drehung der Polarisationsebene gegen den Uhrzeigersinn in Ausbreitungsrichtung (c). Kombiniert man nun Fall (a) und (c) so erhält man den Fall der Reflexion (d) und sieht, dass die Polarisationsebene nicht wieder in die Ausgangslage zurück, sondern insgesamt um den Winkel 2 Phi gedreht wird. Aufgrund dieser Eigenschaft kann man mit Hilfe des Faraday-Effektes optische Isolatoren bauen und Sensoren können in Reflexionsgeometrie betrieben werden.

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