韋爾代常數

韋爾代常數（英語：Verdet constant）是一個光學常數，用以描述某特定物質中的法拉第效應強度^[1]。對於平行於光路的恆定磁場，可以通過下式計算^[2]：

${\displaystyle \theta =VBL}$

其中${\displaystyle \theta }$是起始極化和終止極化之間的角度，${\displaystyle V}$是韋爾代常數，${\displaystyle B}$是磁通密度的強度，${\displaystyle L}$是材料中的路徑長度。

韋爾代常數對大部分物質來說是極小且與波長相關的，它在含有順磁性離子（如鋱離子）的物質中強度最強。韋爾代常數的最大實驗值是在摻雜的密火石玻璃或鋱鎵石榴紅（英語：Terbium gallium garnet）晶體（TGG）中被找到，這個材質有極佳的透光度，並且能夠在相當的程度上抵抗雷射光的破壞。然而，原子蒸氣的韋爾代常數在某些情況下可以比TGG還要大上幾個數量級^[3]，但僅限在非常窄的波長區間內。杜倫大學的原子與分子研究團隊表示，鹼金屬蒸氣因此可作為光學隔離器（也就是光的二極體）^[4]。

法拉第效應具有著色性質（chromatic，意指和波長相關）；因此，韋爾代常數在相當程度上是波長的函數。在波長為632.8奈米時，TGG中的韋爾代常數是 -134 rad/T‧m，在波長為1064奈米時，這個值掉到-40 rad/ T‧m^[5]。這個現象表示，在某個波長下依某旋光性而製作的儀器，會在較常的波長下表現出低得多的旋光度。許多法拉第旋光器和隔離器可以藉由改變TGG棒插入磁場儀器的角度而加以調整。經由這個方式，儀器便可以在設計的範圍內針對不同頻率的雷射光束進行調頻校正。真正的寬頻光源(例如超短脈衝雷射或是調頻震盪雷射)不會在整個波長頻譜中看到一樣的旋光性。

命名

韋爾代常數以法國物理學家埃米爾·韋爾代（英語：Émile Verdet）(Émile Verdet)的姓來命名。

參見

• 物理學主題

• 磁光效應
• 光學隔離器

參考資料

1. Vojna, David; Slezák, Ondřej; Lucianetti, Antonio; Mocek, Tomáš. Verdet Constant of Magneto-Active Materials Developed for High-Power Faraday Devices. Applied Sciences. 2019, 9 (15): 3160. doi:10.3390/app9153160 .
2. Kruk, Andrzej; Mrózek, Mariusz. The measurement of Faraday effect of translucent material in the entire visible spectrum. Measurement (Elsevier BV). 2020, 162: 107912. Bibcode:2020Meas..16207912K. ISSN 0263-2241. doi:10.1016/j.measurement.2020.107912.
3. A gigahertz-bandwidth atomic probe based on the slow-light Faraday effect : Abstract : Nature Photonics. Nature.com. [2015-10-21]. （原始內容存檔於2016-10-02）.
4. OSA | Optical isolator using an atomic vapor in the hyperfine Paschen–Back regime. Opticsinfobase.org. [2015-10-21]. doi:10.1364/OL.37.003405. （原始內容存檔於2014-12-13）.
5. 存档副本 (PDF). [2015-10-21]. （原始內容 (PDF)存檔於2016-04-18）.