miniatura|250x250px|Mecanisme de polarització a causa de l'efecte Faraday. Les línies de camp solen estar tancades a través d'un imant permanent al voltant del rotador. Un rotador de Faraday és un rotador de polarització basat en l'efecte Faraday, un efecte magnetoòptic que implica la transmissió de llum a través d'un material quan hi ha un camp magnètic estàtic longitudinal. L'estat de polarització (com ara l'eix de polarització lineal o l'orientació de la polarització el·líptica) gira a mesura que l'ona travessa el dispositiu, cosa que s'explica per una lleugera diferència en la velocitat de fase entre les polaritzacions circulars esquerra i dreta. Per tant, és un exemple de birefringència circular, com ho és l'activitat òptica, però implica un material que només té aquesta propietat en presència d'un camp magnètic.
Mecanisme La birefringència circular, que implica una diferència en la propagació entre polaritzacions circulars oposades, és diferent de la birefringència lineal (o simplement birefringència, quan el terme no s'especifica més), que també transforma la polarització d'una ona però no mitjançant una simple rotació.
L'estat de polarització es gira en proporció al camp magnètic longitudinal aplicat segons:
on és l'angle de rotació (en radians), és la densitat de flux magnètic en la direcció de propagació (en tesles), és la longitud del camí (en metres) on interactuen la llum i el camp magnètic, i és la constant de Verdet per al material. Aquesta constant de proporcionalitat empírica (en unitats de radians per tesla per metre, rad/(T·m)) varia amb la longitud d'ona i la temperatura i es tabula per a diversos materials.
La rotació de Faraday és un exemple rar de propagació òptica no recíproca. Tot i que la reciprocitat és un principi bàsic de l'electromagnetisme, l'aparent no-reciprocitat en aquest cas és el resultat de no considerar el camp magnètic estàtic, sinó només el dispositiu resultant. A diferència de la rotació en un medi òpticament actiu com ara una solució de sucre, la reflexió d'un feix polaritzat a través del mateix rotador de Faraday no desfà el canvi de polarització que el feix va patir en el seu pas endavant a través del medi, sinó que el duplica. Aleshores, implementant un rotador de Faraday amb una rotació de 45°, les reflexions involuntàries aigües avall d'una font polaritzada linealment tornaran amb la polarització girada 90° i es poden bloquejar simplement amb un polaritzador; aquesta és la base dels aïllants òptics utilitzats per evitar que les reflexions no desitjades interrompin un sistema òptic aigües amunt (particularment un làser).
La diferència entre la rotació de Faraday i altres mecanismes de rotació de polarització és la següent. En un medi òpticament actiu, la direcció de polarització gira o gira en el mateix sentit (per exemple, com un cargol destrossat) per a qualsevol direcció, per tant, en el cas d'una reflexió plana, la rotació original s'inverteix, retornant el feix incident a la seva polarització original. D'altra banda, en un rotador de Faraday, el pas de llum en direccions oposades experimenta un camp magnètic en direccions oposades respecte a la direcció de propagació, i com que la rotació (relativa a la direcció de propagació) està determinada pel camp magnètic (vegeu l'equació anterior), aquesta rotació és oposada entre les dues direccions de propagació.
Aplicacions Els rotadors de Faraday són crucials en la construcció d'aïllants òptics, utilitzats en infraestructures de telecomunicacions. A escala de longitud de trajectòria micromètrica, els rotadors de Faraday s'utilitzen en la detecció de camps magnètics sensibles. Les implementacions inclouen la detecció de vòrtexs superconductors i dominis ferromagnètics, i comercialment, esquerdes subterrànies del fuselatge d'avions i números de sèrie d'armes de foc destruïdes.
Referències
Categoria:Magnetisme Categoria:Òptica