ファラデー効果（読み）ファラデーコウカ（英語表記）Faraday effect

デジタル大辞泉

ファラデー‐こうか〔‐カウクワ〕【ファラデー効果】

磁場をかけた透明な物質中を磁場と平行な直線偏光が通過するとき、光が進むに従って偏光面が回転する現象。磁気光学効果の一。1845年、英国のファラデーが鉛ガラスにおいて発見した。ファラデー回転。磁気旋光。

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

ファラデー効果 (ファラデーこうか)
Faraday effect

磁場の中に置かれた透明で等方的な物質中を，直線偏光が磁場と平行に進むとき，その偏光面が回転する現象をいう。1845年にM.ファラデーによって鉛ガラスで発見された。偏光面の回転角θは，物質の厚さdと磁場の磁束密度の大きさBとに比例し，θ＝RdBで表される。ここで比例定数Rはベルデ定数Verdet's constantと呼ばれ，物質によって異なり，温度や光の波長に依存する。偏光面は光の進行方向が磁場と同じ向きか逆向きかによらず，通常の物質では可視領域で，軸上の磁場を発生するためにコイルに流れる電流と同じ向きに回転する。光を反射させ磁場中を往復させると，ファラデー効果の回転角は2倍となる。この点，自然活性による偏光面の回転が逆向きで打ち消し合ってしまうのとは異なる。

　ファラデー効果は磁気光学効果の代表的効果である。磁気光学では磁場に平行に進む光をファラデー配置，垂直に進む光をボイト配置という。ファラデー配置では，右回りと左回りの円偏光の屈折率n_-とn₊とが異なり，これらはボイト配置で磁場と平行な電場をもつ直線偏光の屈折率と異なる。ファラデー配置の二つの円偏光の位相速度の差がベルデ定数を与え，真空中の光の波長をλ₀とすると，となる。吸収の差は磁気円偏光二色性と呼ばれ（円偏光二色性），反射に見られる磁場の影響を磁気的カー効果という（カー効果）。ボイト配置では磁気的複屈折があり，これをコットン=ムートン効果Cotton-Mouton effectという。強磁性体などではこれらの効果は大きく，磁化がそろっていれば，磁場を外部から加えなくても起こる。磁気光学効果は物質の光スペクトルのゼーマン効果と関係している。光スペクトルを生ずる一つの光遷移は，磁場中で，磁場に平行な電場をもつ直線偏光に対してその遷移エネルギーは変わらないが，磁場に平行に進む右回り円偏光に対してℏω_l＝eℏB/2m程度エネルギーが低くなり，左回り円偏光に対しては同じだけエネルギーが高くなる（ω_lは円偏光の角振動数，e/mは電子の比電荷，ℏはプランク定数hを2πで割ったもの）。すなわち，光スペクトルは3本に分裂する。

　屈折率を光の角振動数ωの関数とすれば，n_-－n₊＝2（∂n/∂ω）ω_lとなり，ベルデ定数はほぼR＝（2π/λ₀）×（e/2m）×（∂n/∂ω）の大きさとなる。波長546nmの光に対し，ベルデ定数は1atmの酸素の気体で6.046min/m・T，室温の水は1.31×10⁴min/m・T，フリントガラスで5.20×10⁴min/m・Tである。
執筆者：三須 明

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

日本大百科全書(ニッポニカ)

ファラデー効果
ふぁらでーこうか
Faraday effect

磁場中に置かれた透明な物質（強磁性体を含む）に、磁場（または磁化）の方向に直線偏光を透過させたとき、偏光面が回転する効果。1845年イギリスのファラデーが鉛ガラス（＝フリントガラス）について発見した。種々の磁気光学効果の一種であるとともに、旋光性の一種でもある。しかし自然旋光性の場合と異なり光の逆行性がない。試料を透過した直線偏光が、（進行方向に対して）偏光面を右回りにθだけ回転したとすれば、その透過光を鏡で反射させて逆向させると、戻って来た光は偏光面が同じ方向に2θだけ回転している。つまり、磁場方向を逆転させると透過光の偏光面の回転方向も逆になるのである。偏光面の回転角θは、試料の厚みlと磁場の強さHに比例しθ＝VlHと表される。比例定数Vはベルデ定数とよばれ、回転方向により符号をつける。ベルデ定数は物質定数であるが、光の波長、温度にも依存する。実は、この関係が成立するのは、鉛ガラスや水晶などの反磁性体と磁場が弱いときの常磁性体に対してである。水晶では、ナトリウムD線に対して1テスラ（記号T。1テスラ＝1万エルステッド（Oe））の磁場のもとで1センチメートル当り偏光面は2度46分回転する。強磁性体では大きなファラデー効果を示すが、この場合には強磁性体の磁化が寄与している。鉄の薄膜（厚さ30ナノメートル、数百原子層）で回転角は約1度にも達する。

　旋光性の現れる原因は、右回りと左回りの円偏光の光速（屈折率）が物質内で異なるからである。現象論的には物質の磁場中での誘電率の性質に帰着される。その誘電率を求めるためには、量子力学的な扱いが必要になるが、直感的なイメージとしては次のように考えてよいであろう。物質内の電子が磁場から受ける影響（力）は、電子運動の回転方向によって異なる。その差が左右の円偏光の光速の差として現れる。磁場を逆転すれば、電子運動が磁場から受ける影響が逆になるので、ファラデー効果における逆行性がないことに対応する。

　ファラデー効果を利用した光アイソレータや光サーキュレータなども実用化されている。ファラデー効果は（当然であるが）マイクロ波にも現れるので、マイクロ波回路のアイソレータやサーキュレータにも応用されている。

［宮台朝直］

『佐藤勝昭著『光と磁気』（2001・朝倉書店）』

[参照項目] | ファラデー | ベルデ定数 | 偏光

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

化学辞典 第2版

ファラデー効果
ファラデーコウカ
Faraday effect

磁場内に置かれた等方性物質中を直線偏光が透過するとき，透過方向が磁場の方向と平行のとき偏光面が回転される現象．M. Faraday(ファラデー)が1845年に見いだした現象で，小孔を開けた電磁石の極の間に試料物質を置き，小孔を通して磁力線に平行に偏光を透過させると偏光面は回転させられる．回転角θは，光の透過する物質の厚さlに比例し，磁場の強さHに比例する．

θ ＝ VlH
である．ここに，Vはベルデの定数で，単位長さの厚さ，単位の磁場の強さ，に対する回転角である．θの符号は，電磁石の電流方向と偏光面の回転方向が一致するときに正，反対のときに負にとる．一般に反磁性物質では正，常磁性物質では負になる．

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

百科事典マイペディア

ファラデー効果【ファラデーこうか】

等方性物質を磁場内におき，その中を直線偏光を磁場の方向に進ませると，偏光面が回転する現象。1845年ファラデーが鉛ガラスについて発見。偏光面の回転角θは磁場の強さHと光の物質中の通過距離lの積に比例し，θ＝rHlとおいたときの比例定数rをベルデの定数という。ベルデ定数物質によって異なり，温度や光の波長に依存する。→ファラデーの法則
→関連項目光

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

ファラデー効果
ファラデーこうか
Faraday effect

磁気旋光の1種でファラデー回転ともいう。磁場内に置かれた等方性物質が旋光性を示す現象。 1845年 M.ファラデーが鉛ガラスについて発見した。強さ H の磁場中に置かれた厚さ l の試料を透過したとき，入射直線偏光の偏光面は角度 θ＝VlH だけ回転する。 V は比例定数でベルデの定数という。電波を一方向だけに通すアイソレータや，磁気光学的記録の読取りに利用されている。また，光の電磁理論の形成のほか，分子構造や化学式の決定に役立っている。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

法則の辞典

ファラデー効果【Faraday effect】

帯磁した物質内を直線偏光が通過したとき，偏光面が α だけ回転する現象．磁場の強さを H，帯磁物質の長さを l で表すと

α＝VlH

で与えられる．V はヴェルデの定数＊と呼ばれる．

出典　朝倉書店