마그네토-옵틱 커 효과

물리학에서 자기광학 커 효과(MOKE) 또는 표면광학 커 효과(SMOKE)는 자기광학 효과 중 하나이다. 그것은 자화된 표면에서 반사된 빛에 대한 변화를 설명한다. 재료의 자기화 구조를 조사하기 위해 커 현미경과 같은 장치의 재료 과학 연구에 사용된다.

자기 영역을 가진 NdFeB의 여러 알갱이가 커 마이크로스코프와 대조적으로 보인다.

정의

자석 광학 커 효과는 자석 표면에서 반사되는 빛과 관련되며 양극화와 반사 강도를 모두 변화시킬 수 있다. 자석광 케르 효과는 자석 물질을 통한 빛 전달의 변화를 설명하는 패러데이 효과와 비슷하다. 이와는 대조적으로, 자기광학 커 효과는 자기 표면에서 반사된 빛에 대한 변화를 설명한다. 두 가지 효과는 유전체 텐서 $\var렙실론}$ 의 비대각 구성 요소에서 발생한다 $\varepsilon$ 이러한 비대각 구성 요소는 자기광자성 물질에 비등방성 허용성을 부여하며, 이는 그 허용성이 다른 방향에서 다르다는 것을 의미한다. 허용률은 물질의 빛의 속도에 영향을 미친다.

$v_{p}={\frac {1}{\sqrt{\barepsilon \mu }}}$

여기서 $v_{p}$ $v_{p}$ ${\$ 는 $v_p$ 재료를 통과하는 빛의 속도, $\varepsilon$ $\varepsilon$ 은 $\varepsilon$ (는) 재료의 허용 속도, $\mu$ $\mu$ 은(는) 자기 투과성이기 $\mu$ 때문에 빛의 속도는 방향성에 따라 달라진다. 이것은 편광 입사광의 국면에 변동을 일으킨다.

기하학

MOKE는 반사 표면과 발생 평면에 대한 자기화 벡터의 방향에 따라 추가로 분류할 수 있다.

폴라 모케

자기화 벡터가 반사 표면에 수직이고 발생 평면에 평행할 때 그 효과를 극 커 효과라고 한다. 분석을 단순화하기 위해, 그리고 다른 두 가지 구성이 정상적인 발생에서 커의 회전이 사라지기 때문에, 극지오메트리에서 실험을 할 때 거의 정상 발생률이 보통 사용된다.

종단 MOKE

종적 효과에서 자기화 벡터는 반사 표면과 입사 평면에 모두 평행하다. 종방향 설정은 극성 MOKE에 사용되는 것처럼 반사 표면에서 각도로 반사되는 빛을 포함한다. 같은 방법으로 표면의 선형 편광 입사도 타원형 편광으로 변하게 되는데, 편광의 변화는 반사 표면에 평행하고 발생 평면에 평행한 자기화 성분에 정비례한다. 이 타원형 편광에서 1차 순서에 이르는 두 개의 수직 $E$ $E$ 벡터를 $E$ 가지고 있는데, $즉$ 반사r {\ $displaystyle$ r $}$ 과 $커$ 계수k {\ $displaystyle k}$ 이다 $k$ 커 계수는 일반적으로 반사 계수보다 훨씬 작다.

횡단 MOKE

자기화가 발생 평면에 수직이고 표면에 평행할 때는 횡방향 구성에 있다고 한다. 이 경우 입사광도 반사면에 정상적이지 않지만 반사 후 빛의 극성을 측정하는 대신 반사율 $r$ $r$ 을 측정한다 $r$ . 이러한 반사율 변화는 위와 같이 발생 평면에 수직이고 표면에 평행한 자기화 요소에 비례한다. 만일 자화성분이 소스에서 본 것과 같이 입사면의 우측을 가리킬 경우, 커 벡터는 프레스넬 진폭 벡터에 추가되고 반사광의 $|r+k|^{2}$ 는 r $|r+k|^{2}$ + $|r+k|^{2}$ ${\$ ^{2 $|r+k|^{2}$ 반면에 자화성분의 성분이 인의 좌측을 가리킬 경우소스로부터 본 시덴 평면, 커 벡터는 프레스넬 진폭에서 감산되며 반사 강도는 $|r-k|^{2}$ - $|r-k|^{2}$ $|r-k|^{2}$ ${\$ 로 주어진다 $|r-k|^{2}$

2차 모케

각각의 자기화 요소에 선형적으로 의존하는 극성, 종성, 횡성 커 효과 외에도, 커 각도가 극성, 종성, 횡성 자기화 구성요소와 관련된 제품 용어에 따라 달라지는 고차원의 2차 효과도 있다.^[1] 그러한 효과를 Voigt 효과 또는 2차 커 효과라고 한다. CoFeSi₂, CoMnGe₂^[2]^[3] 등 휴슬러 합금에서 2차 자기광-광학 커 효과(QMOKE)가 강한 것으로 확인됨

적용들

마그네토-옵틱 커 효과 관찰을 위한 광학 실험

현미경 검사

커 현미경은 자기 물질의 표면에서 자기화의 차이를 영상화하기 위해 MOKE에 의존한다. 커 현미경에서 조명은 먼저 편광기 필터를 통과한 다음 샘플에서 반사되어 분석기 편광 필터를 통과한 후 일반 광학 현미경을 거친다. MOKE 기하학마다 다른 편광 빛을 요구하기 때문에 편광기는 입사광의 편광(원형, 선형, 타원형)을 변경할 수 있는 옵션을 가져야 한다. 편광 빛이 샘플 재료에서 반사되면 커 회전, 커 타원성 또는 편광 진폭의 어떤 조합에서도 변화가 발생할 수 있다. 양극화의 변화는 분석기에 의해 가시적인 빛의 세기의 변화로 전환된다. 컴퓨터 시스템은 종종 이러한 양극화의 변화로부터 표면의 자기장의 이미지를 만들어내기 위해 사용된다.

마그네틱 미디어

마그네토 광학(MO) 드라이브는 1985년에 도입되었다. MO 디스크는 레이저와 전자석을 사용하여 작성되었다. 레이저가 플래터를 퀴리 온도 이상으로 가열하면 전자석이 1 또는 0으로 비트의 방향을 맞춘다. 읽으려면 레이저를 낮은 강도로 작동시켜 편광광을 방출한다. 반사광은 0과 1의 현저한 차이를 나타내는 것으로 분석된다.

디스커버리

자석광 케르 효과는 1877년 존 커에 의해 발견되었다.^[4]^[5]

참고 항목

참조

^ García-Merino, J. A.; et al. (2018). "Magneto-conductivity and magnetically-controlled nonlinear optical transmittance in multi-wall carbon nanotubes". Optics Express. 24 (17): 19552–19557. doi:10.1364/OE.24.019552. PMID 27557232.
^ Hamrle, J; et al. (2007). "Huge quadratic magneto-optical Kerr effect and magnetization reversal in the Co₂FeSi Heusler compound". J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (6): 1563. arXiv:cond-mat/0609688. Bibcode:2007JPhD...40.1563H. doi:10.1088/0022-3727/40/6/S09. S2CID 6079803.
^ Muduli, Pranaba; et al. (2009). "Study of magnetic anisotropy and magnetization reversal using the quadratic magnetooptical effect in epitaxial Co_xMn_yGe_z(111) films". J. Phys.: Condens. Matter. 21 (29): 296005. Bibcode:2009JPCM...21C6005M. doi:10.1088/0953-8984/21/29/296005. PMID 21828544.
^ Kerr, John (1877). "On Rotation of the Plane of the Polarization by Reflection from the Pole of a Magnet". Philosophical Magazine. 3: 321. doi:10.1080/14786447708639245.
^ Weinberger, P. (2008). "John Kerr and his Effects Found in 1877 and 1878" (PDF). Philosophical Magazine Letters. 88 (12): 897–907. Bibcode:2008PMagL..88..897W. doi:10.1080/09500830802526604. S2CID 119771088. Archived from the original (PDF) on 2011-07-18.

추가 읽기

Zvezdin A.K.; Kotov V.A. (1997). Modern magnetooptics and magnetooptical materials. Institute of Physics Publishing. p. 404. ISBN 978-0-7503-0362-0.
Etienne Du Trémolet de Lacheisserie; D. Gignoux; Michel Schlenker, eds. (2005). Magnetism Fundamentals I. Springer Science & Business Media. p. 507. ISBN 978-0-387-22967-6.

외부 링크

커 계산 애플릿 – 자바 애플릿, 다층 박막의 커 각도를 계산한다.
예-모크 – 프리 소프트웨어는 다층 박막의 마그네토-옵틱 커 효과를 계산한다.
MOKE 현미경 – 자석 광학 커 효과 현미경 [PDF: 3.2]MB]
MOKE 자습서 – 세로, 극 및 가로 자석-광학 커 효과에 대한 단계별 자습서.
광대역 자기광학 커 분광기

[1] García-Merino, J. A.; et al. (2018). "Magneto-conductivity and magnetically-controlled nonlinear optical transmittance in multi-wall carbon nanotubes". Optics Express. 24 (17): 19552–19557. doi:10.1364/OE.24.019552. PMID 27557232.

[2] Hamrle, J; et al. (2007). "Huge quadratic magneto-optical Kerr effect and magnetization reversal in the Co₂FeSi Heusler compound". J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (6): 1563. arXiv:cond-mat/0609688. Bibcode:2007JPhD...40.1563H. doi:10.1088/0022-3727/40/6/S09. S2CID 6079803.

[3] Muduli, Pranaba; et al. (2009). "Study of magnetic anisotropy and magnetization reversal using the quadratic magnetooptical effect in epitaxial Co_xMn_yGe_z(111) films". J. Phys.: Condens. Matter. 21 (29): 296005. Bibcode:2009JPCM...21C6005M. doi:10.1088/0953-8984/21/29/296005. PMID 21828544.

[4] Kerr, John (1877). "On Rotation of the Plane of the Polarization by Reflection from the Pole of a Magnet". Philosophical Magazine. 3: 321. doi:10.1080/14786447708639245.

[5] Weinberger, P. (2008). "John Kerr and his Effects Found in 1877 and 1878" (PDF). Philosophical Magazine Letters. 88 (12): 897–907. Bibcode:2008PMagL..88..897W. doi:10.1080/09500830802526604. S2CID 119771088. Archived from the original (PDF) on 2011-07-18.

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