磁光學(xué)(MO)領(lǐng)域有著悠久的歷史材义。早在1845年均抽，邁克爾·法拉第就發(fā)現(xiàn)了法拉第效應(yīng)，標(biāo)志著它的誕生其掂。
磁光克爾效應(yīng)的早期發(fā)展歷程
法拉第觀察到線偏振光在磁場(chǎng)中通過(guò)一塊鉛硼硅酸鹽玻璃時(shí)偏振面旋轉(zhuǎn)油挥。法拉第關(guān)于他的發(fā)現(xiàn)的報(bào)告立即引起了廣泛的關(guān)注，因?yàn)檫@是第1次觀察到光與磁之間的相互作用款熬。這一效應(yīng)很快被其他一些研究者證實(shí)深寥。
磁光學(xué)的下一個(gè)亮點(diǎn)是1876年蘇格蘭科學(xué)家Rev. John Kerr發(fā)現(xiàn)的MO Kerr效應(yīng)∠团＃克爾觀察到線偏振光從磁性鐵片表面反射后的偏振面旋轉(zhuǎn)惋鹅。克爾用磁極反射入射光盔夜，因此负饲，這種特殊幾何結(jié)構(gòu)中的MO現(xiàn)象被稱為極性磁光克爾效應(yīng)(P-MOKE)，見(jiàn)圖1喂链。兩年后，Kerr在線偏振光的反射中發(fā)現(xiàn)了類似的MO現(xiàn)象妥泉，但來(lái)自平面內(nèi)磁化的鐵片椭微。這種現(xiàn)象現(xiàn)在被稱為縱向莫克爾效應(yīng)(L-MOKE)，其中入射面平行于磁化盲链。
圖一
法拉第和克爾的發(fā)現(xiàn)引起了人們對(duì)MO效應(yīng)的濃厚興趣蝇率。這些發(fā)現(xiàn)的一個(gè)主要的基本結(jié)果是，它們促使人們把光看作是一種電磁實(shí)體刽沾，這是以前沒(méi)有人想到的本慕。因此，MO效應(yīng)在麥克斯韋的電磁學(xué)理論的發(fā)展中起了中心作用侧漓，而不是次要作用锅尘。法拉第效應(yīng)的第1個(gè)應(yīng)用是由法拉第自己提出的，他建議將其作為測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度的工具布蔗，因?yàn)樗诖艌?chǎng)中似乎是線性的藤违。后來(lái)在特殊制備的鐵浪腐、鈷和鎳薄膜中對(duì)法拉第效應(yīng)的測(cè)量表明，對(duì)這些鐵磁性材料來(lái)說(shuō)顿乒，線性依賴關(guān)系并不成立议街。在研究克爾效應(yīng)時(shí)，里吉觀察到反射光不僅顯示出偏振面傾斜璧榄，而且還顯示出偏振面傾斜變成橢圓極化特漩。后一個(gè)量現(xiàn)在被稱為克爾橢圓率。它zui初是由Zeeman 定量測(cè)量的骨杂，他是上世紀(jì)末研究Fe, Co和Ni中的克爾效應(yīng)的科學(xué)家之一涂身。在他的后續(xù)研究中，Zeeman發(fā)現(xiàn)了橫向MO - Kerr效應(yīng)(T-MOKE)腊脱，這是在Wind從理論上預(yù)測(cè)了第三種可能的幾何形狀访得，即橫向或赤道幾何形狀(見(jiàn)圖1)中的效應(yīng)。不久之后陕凹，塞曼觀察到塞曼效應(yīng)悍抑，即Na原子在磁場(chǎng)中發(fā)射的光譜線分裂。其他隨后的發(fā)現(xiàn)是在鈉蒸氣(Voigt 1899)杜耙、金屬顆粒的膠體懸浮液(Majorana 1902)和順磁液體(Cotton and Mouton 1907)中出現(xiàn)磁雙折射搜骡。Voigt(1908)對(duì)MO現(xiàn)象的早期研究作了概述。
在20世紀(jì)初佑女，MO現(xiàn)象已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題记靡。量子力學(xué)還沒(méi)有出現(xiàn)，因此對(duì)這些現(xiàn)象的理論理解是完全缺乏的团驱。洛倫茲(1884)提出了法拉第效應(yīng)的早期理論模型摸吠，該模型基于左圓偏振光和右圓偏振光與固體中的經(jīng)典電子振子的耦合方式不同的觀點(diǎn)。德魯?shù)?1900a, 1900b)進(jìn)一步擴(kuò)展了理論嚎花。對(duì)MO效應(yīng)的基本認(rèn)識(shí)隨著量子力學(xué)的發(fā)展而增長(zhǎng)寸痢。Hulme(1932)和Halpern(1932)首先提出法拉第效應(yīng)是由自旋-軌道(SO)耦合下的自旋極化電子運(yùn)動(dòng)引起的。休姆在他的考慮中使用了克拉默斯-海森堡色散方程紊选，該方程根據(jù)電偶極子算子的能量特征值和矩陣元素給出了折射率(克拉默斯和海森堡1925)啼止。他通過(guò)考慮SO誘導(dǎo)的能量特征值分裂來(lái)解釋左圓偏振光和右圓偏振光折射率的差異，但忽略了SO耦合對(duì)波函數(shù)的影響兵罢。Kittel(1951)認(rèn)為献烦，SO耦合對(duì)波函數(shù)的影響可以產(chǎn)生同樣大的貢獻(xiàn)。Argyres(1955)提出了一個(gè)更完整的公式卖词，其中處理了SO相互作用和自旋極化巩那。因此，在五十年代，磁光學(xué)的基本起源被理解為SO耦合和交換分裂的相互作用拢操。在同一時(shí)期锦亦，從世紀(jì)之交到五十年代，實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷改進(jìn)令境，但沒(méi)有新的發(fā)現(xiàn)可以報(bào)道杠园。唯yi的例外是馬約拉納(1944)在應(yīng)用磁場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)順磁性金屬中的MO克爾效應(yīng)。
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