法拉第效应

在物理学，法拉第效应（又叫法拉第旋转）是一种磁光效应（magneto-optic effect），是在介质内光波与磁场的一种相互作用。法拉第效应会造成偏振平面的旋转，这旋转与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系。
于1845年，麦可·法拉第发现了法拉第效应。这是最先揭示光波和电磁现象之间关系的实验证据。由于法拉第效应显示出，在穿过介质时，偏振光波会因为外磁场的作用，转变偏振的方向，因此，麦克斯韦认为磁场是一种旋转现象。这效应给予麦克斯韦重要的启发。在于1861年发表的巨作《论物理力线》第四部分，为了突显出自己设计的“分子涡流模型”的威力，他应用这模型来推导出法拉第效应。在1870年代，詹姆斯·麦克斯韦进一步发展出电磁辐射（包括可见光）的基础理论。大多数对于光波呈透明状况的介质（包括液体），当感受到磁场作用时，会出现这种效应。
法拉第效应会使得左旋圆偏振光波与右旋圆偏振光波各自以不同的速度传播于某些介质，这性质称为圆双折射。由于线性偏振可以分解为两个圆偏振部分的叠加，而这两个圆偏振部分之间的振幅相同、螺旋性（helicity）不同、相位不同，法拉第效应所感应出的相对的相移，会造成线性偏振取向的旋转。
法拉第效应可以应用于测量仪器。例如，法拉第效应被用于测量旋光度、或光波的振幅调变、或磁场的遥感。在自旋电子学里，法拉第效应被用于研究半导体内部的电子自旋的极化。法拉第旋转器（Faraday rotator） 可以用于光波的调幅，是光隔离器与光循环器（optical circulator）的基础组件，在光通讯与其它激光领域必备组件。

地球电离层造成的法拉第旋转

穿过地球电离层的无线电波也会出现法拉第效应。电离层是由等离子体组成，其内含的自由电子会按照前述方程贡献出法拉第旋转，而比较重质量的正离子所给出的影响相当微小。由于整个太阳周期，甚至于每一天，电离层电子密度的变化都很大，效应的数值大小也会有所变化。但如同前段方程展示，效应永远与波长平方成正比。对于特高频电视频率500 MHz，波长大约为60公分，穿过地球电离层估计会出现多过1个全旋转。虽然大多数的无线电天线传送的是垂直或水平偏振，由于法拉第效应，传送的无线电波，在经过电离层反射后，抵达接收器时的偏振，很难被估计出来。可是，因自由电子产生的法拉第效应，在较高频率（较短波长）会快速地减小，所以，在通讯卫星所使用的微波频率，卫星与地面之间传送信号的偏振能够维持在容许误差范围内。