“磁光效应”散发的思考

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磁光效应”散发的思考

司 今（jiewaimuyu@126.com）

磁光效应是指强磁场对光和物质的相互作用会产生影响，即处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而引起的各种光学现象，它包括“法拉第效应”、“克尔磁光效应”、“塞曼效应”和“科顿-穆顿效应”等，这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。

我仔细研读了这几种磁光效应，说明一个问题，光通过物质磁场空间时会产生运动变化；现代物理学在定性光子运动具有“波粒二象性”的同时，还指出光子有自己的自旋角动量，且是一种不带电的中性粒子，那么，这就使我产生了困惑：光子是中性粒子，它为什么会与磁性物质产生物理效应呢？

我们知道，磁场对粒子运动的影响不外乎二种方式：

1、粒子带有电性，如电子、质子等都可以在磁场空间产生洛伦兹运动；

电子洛伦兹运动

2、粒子带有磁性，如电中性的中子，由于它有自旋磁矩性，故也可以在磁场中产生一定的运动变化（因中子自旋磁矩很小，故磁场对它的影响也表现得很微弱）。

三夸克组成的中子

对于电子、中子在磁场中为什么会产生运动变化？我们可以通过自旋磁陀螺在磁场中的运动变化相比拟，并给予“直观”地理解；现实中，量子力学也是这么比拟着做的。

自旋磁电子

但对于光子，它既然没有电性，那么，它受磁场影响的“效应”就只能来自于它可能有磁性存在。

我们知道，有磁性的粒子必有自旋性，那么，为什么粒子磁性总与其“自旋”相伴而生呢？

难道说“粒子自旋可以产生磁场效应”吗？

如果真是这样，那么，整个微观粒子世界与宏观宇宙星体就有相通的运动规律可循，即它们都有自旋和自旋磁场存在，它们的相互“纠缠”性均来自于它们自旋所产生的自旋磁场效应，它们的运动都会受到空间磁场的影响而产生变化......

星体自旋与磁场

如此说来，量子力学所描述的自旋磁粒子运动的思路与方法也可以被推广到宇宙自旋磁星体的运动中去，那么，这不但将量子力学从“微观世界”中解放出来，还会为以描述宏观星体运动为“己任”的爱因斯坦广义相对论与量子力学的相互兼容找到了一个可行的方案和方向......

磁陀螺在磁场中运动

我的“自旋场理论”就是想从研究自旋磁陀螺在磁场中的运动规律出发，然后用这些规律去尝试性地揭示量子力学中的自旋“精灵”们的运动，同时还想将宏观自旋星体的运动也纳入这一研究“比拟”范围，从而为寻求微观世界与宏观星体的共同规律打开一扇相通、相融之门！

自旋的磁陀螺、磁电子、磁地球绕中心磁体的运动比较

——至于结局如何，暂不多论！

我这里只想热忱地邀请对此议题感兴趣的老师和朋友们参与这方面的交流、探讨和探索中来！

梵高的星空

仰望星空，人性之大美；

脚踏实地，人品之光辉；

广泛交流，人心之睿智；

不懈追求，人生之意义......

光粒子折射

【附录】：磁光效应：

置于外磁场中的物体，在光与外磁场作用下，其光学特性（如吸光特性，折射率等）发生变化的现象。包括塞曼效应、磁光法拉第效应、科顿-穆顿效应和磁光克尔效应等，这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。

物质对光的吸收

1、法拉第效应：1845年由M.法拉第发现。当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。该效应可用来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性；在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识；在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。

法拉第光旋效应

2、科顿-穆顿效应：1907年A.科顿和H.穆顿首先在液体中发现。光在透明介质中传播时，若在垂直于光的传播方向上加一外磁场，则介质表现出单轴晶体（见双折射）的性质，光轴沿磁场方向，主折射率之差正比于磁感应强度的平方。此效应也称磁致双折射。W.佛克脱在气体中也发现了同样效应，称佛克脱效应，它比前者要弱得多。当介质对两种互相垂直的振动有不同吸收系数时，就表现出二向色性的性质，称为磁二向色性效应。

科顿-穆顿效应

3、克尔磁光效应：入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由J.克尔发现。克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴（见磁介质、铁磁性）。不同的磁畴有不同的自发磁化方向，引起反射光振动面的不同旋转，通过偏振片观察反射光时，将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。用此方法还可对磁畴变化作动态观察。

克尔效应

4、塞曼效应：塞曼效应是物理学史上一个著名的实验。荷兰物理学家塞曼在1896年发现把产生光谱的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线即会分裂成几条偏振化的谱线，这种现象称为塞曼效应。

塞曼效应

塞曼效应也是继法拉第磁效致旋光效应之后发现的又一个磁光效应。这个现象的发现是对光的电磁理论的有力支持，证实了原子具有磁矩和空间取向量子化，使人们对物质光谱、原子、分子有更多了解，特别是由于及时得到洛仑兹的理论解释，更受到人们的重视，被誉为继X射线之后物理学最重要的发现之一。