В связи с созданием новых, в первую очередь резонансных, методов исследования магнетизма (см. Магнитный резонанс ) интерес к М. я. в значительной степени уменьшился.
Лит.: Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Scott G., Review of gyromagnetic ratio experiments, «Reviews of Modern Physics», 1962, v. 34, № 1, p. 102.
Р. З. Левитин.
Магнитомеханическое отношение
Магнитомехани'ческое отноше'ние, гиромагнитное отношение, отношение магнитного момента элементарных частиц (и состоящих из них систем — атомов, молекул, атомных ядер и т.д.) к их моменту количества движения (механическому моменту). Для каждой элементарной частицы, обладающей отличным от нуля механическим моментом — спином , М. о. имеет определённое значение. Значения М. о. для различных состояний атомной системы определяются по формуле g = g g , где g — единица М. о., g — Ланде множитель . В этом случае за единицу М. о. принимают его величину для орбитального движения электрона в атоме: — e / 2me c , где е — величина элементарного электрического заряда, mе — масса электрона, с — скорость света. В случае ядер за единицу М. о. принимают аналогичную величину для протона в ядре: е / 2mр с (mр — масса протона).
Величина М. о. определяет действие магнитного поля на систему, обладающую магнитным моментом. Согласно классической теории, магнитный момент во внешнем магнитном поле напряжённости Н
совершает прецессию — равномерно вращается вокруг направления Н
, сохраняя определённый угол наклона, с угловой скоростью w = —gН
. В частном случае, когда магнитный момент обусловлен орбитальным движением электронов, получается Лармора прецессия
. Согласно квантовой теории, масштаб магнитного расщепления уровней энергии в магнитном поле (см. Зеемана эффект
) определяется М. о.; он равен g
H
= g
gH
( — Планка постоянная
).
М. А. Ельяшевич.
Магнитооптика
Магнитоо'птика, магнетооптика, раздел физики, в котором изучаются изменения оптических свойств сред под действием магнитного поля и обусловливающие эти изменения особенности взаимодействия оптического излучения (света) с помещенным в поле веществом.
Магнитное поле, как и всякое векторное поле, выделяет в пространстве определённое направление; поле в среде придаёт этой среде дополнительную анизотропию , в частности оптическую анизотропию . (Своеобразие симметрии, которой обладает магнитное поле, заключается в том, что его напряжённость Н и магнитная индукцияВ — не просто векторы, но осевые векторы .) Энергия атома (молекулы, иона) среды начинает зависеть от взаимного направления поля и магнитного момента атома; в результате уровни энергии атома расщепляются (иначе говорят, что поле снимает вырождение уровней). Соответственно, расщепляются спектральные линии оптических переходов между уровнями (см. также Атом , Излучение , Молекула ). В этом состоит один из эффектов М. — Зеемана эффект . Поляризация зеемановских компонент («отщепленных» линий) различна (см. Поляризация света ); поэтому в веществе, помещенном в магнитное поле, поглощение таких же компонент проходящего света (обратный эффект Зеемана) различно в зависимости от состояния их поляризации. Так, при распространении монохроматического света вдоль поля (продольномэффекте Зеемана) его право- и левоциркулярно поляризованные составляющие поглощаются по-разному (так называемый магнитный круговой дихроизм), а при распространении света поперёк поля (поперечном эффекте Зеемана) имеет место магнитный линейный дихроизм, то есть разное поглощение составляющих, линейно-поляризованных параллельно и перпендикулярно магнитному полю. Эти поляризационные эффекты проявляют сложную зависимость от длины волны излучения (сложный спектральный ход), знание которой позволяет определить величину и характер зеемановского расщепления в тех случаях, когда оно много меньше ширины спектральных линий . (Аналогичные эффекты наблюдаются в люминесценции .)
Расщепление спектральных линий влечёт за собой дополнительное расщепление дисперсионных кривых, характеризующих зависимость показателя преломления среды от длины волны излучения (см. Дисперсия света . Преломление света ). В результате при продольном (по полю) распространении показатели преломления для света с правой и левой круговыми поляризациями становятся различными (магнитное циркулярное двойное лучепреломление ), а линейно-поляризованный монохроматический свет, проходя через среду, испытывает вращение плоскости поляризации . Последнее явление называется Фарадея эффектом . Вблизи линии поглощения («скачка» на дисперсионной кривой) фарадеевское вращение проявляет характерную немонотонную зависимость от длины волны — эффект Макалузо — Корбино. При поперечном относительно магнитного поля распространении света различие показателей преломления для линейных поляризаций приводит к линейному магнитному двойному лучепреломлению, известному как Коттона — Мутона эффект (или эффект Фохта).
Изучение и использование всех этих эффектов входит в круг проблем современной М.
Оптическая анизотропия среды в магнитном поле проявляется также и при отражении света от её поверхности. При таком отражении происходит изменение поляризации отражённого света, характер и степень которого зависят от взаимного расположения поверхности, плоскости поляризации падающего света и вектора намагниченности . Этот эффект наблюдается в первую очередь для ферромагнетиков и носит название магнитооптического Керра эффекта .
М. твёрдого тела интенсивно развивалась в 60—70-е годы 20 века. Особенно это относится к М. полупроводников и таких магнитоупорядоченных кристаллов, как ферриты и антиферромагнетики .
Одно из основных магнитооптических явлений в полупроводниках состоит в появления (при помещении их в магнитное поле) дискретного спектра поглощения оптического излучения за краем сплошного поглощения, соответствующего оптическому переходу между зоной проводимости и валентной зоной (см. Полупроводники , Твёрдое тело ). Эти так называемые осцилляции коэффициента поглощения, или осцилляции магнитопоглощения, обусловлены специфическим «расщеплением» в магнитном поле указанных зон на системы подзон — подзон Ландау. Оптические переходы между подзонами и ответственны за дискретные линии поглощения. Возникновение подзон Ландау вызвано тем, что электроны проводимости и дырки в магнитном поле начинают совершать орбитальные движения в плоскости, перпендикулярной полю. Энергия такого движения может изменяться лишь скачкообразно (дискретно) — отсюда дискретность оптических переходов. Эффект осцилляций магнитопоглощения широко используется для определения параметров зонной структуры полупроводников. С ним связаны и так называемые междузонные эффекты Фарадея и Фохта в полупроводниках.