Magneto-optische Erscheinungen

[97] Magneto-optische Erscheinungen, optische Erscheinungen, die durch magnetische Kräfte hervorgerufen werden. Bringt man zwischen die Halbanker eines kräftigen Elektromagnets (s. Abbildung), die in axialer Richtung (a d), um hindurchsehen zu können, durchbohrt sind, ein Stück (g) von Faradays »schwerem Glas« (kieselborsaurem Blei), so erleidet die Polarisationsebene eines durch dies Glasstück hindurchgeschickten linearpolarisierten Lichtstrahls eine Drehung in der Richtung, nach welcher der positive Strom den Elektromagnet umkreist.

Diamagnetische Drehung der Polarisationsebene des Lichtes.

Auch an andern durchsichtigen, festen und flüssigen Körpern beobachtet man die magnetische Drehung der Polarisationsebene, wenn auch in geringerm Grade. Denselben Erfolg erzielt man ohne Magnet, wenn man einen elektrischen Strom in Spiralwindungen um die durchsichtigen Körper herumleitet. Zwischen der magnetischen Drehung der Polarisationsebene und derjenigen Drehung, die manchen Körpern (den zirkular polarisierenden) von Natur eigen ist, besteht ein wesentlicher Unterschied. Geht nämlich ein Strahl durch ein von Strömen umkreistes durchsichtiges Mittel, so wird die Polarisationsebene nach der Richtung der Ströme gedreht, und man erhält mithin eine Drehung nach rechts oder nach links, je nachdem der Strahl in der einen oder in der andern Richtung durch das Mittel hindurchgeht. Bei zirkular polarisierenden Körpern erhält man dagegen stets eine Drehung nach derselben Seite, gleichviel nach welcher Richtung man durch den Körper hindurchblickt. Wird daher der einfallende Strahl am andern Ende des zirkular polarisierenden Mittels so reflektiert, daß er auf demselben Wege zurückkehrt, so beobachtet man gar keine Drehung, weil die beiden hintereinander erfolgten Drehungen, absolut genommen, entgegengesetzt waren. Bei der Drehung durch den Strom werden dagegen beide Drehungen, wieder absolut genommen, in gleichem Sinn erfolgen, und der Effekt wird durch die Reflexion verdoppelt. Die Drehung der Polarisationsebene ist der Stärke des Stromes oder der magnetisierenden Kraft proportional (so daß optische Strommesser nach diesem Prinzip konstruiert werden können) sowie der Dicke der durchstrahlten Schicht. Der Proportionalitätsfaktor heißt magneto-optische oder Verdetsche Konstante. Diese nimmt zu mit der Brechbarkeit der Strahlen. Bei gleicher magnetisierender Kraft ist die Drehung in verschiedenen Stoffen sehr verschieden: in Lösungen von Salzen mit diamagnetischem Radikal ist das Drehungsvermögen fast durchgängig größer als für Wasser, dagegen ist es kleiner als für Wasser in Lösungen von Salzen mit magnetischem Radikal, so daß letztern Salzen ein negatives Drehungsvermögen zuzuschreiben ist. Auch beim Durchgang durch sehr dünne Eisenschichten oder bei der Reflexion eines polarisierten Lichtstrahls an der polierten Fläche eines Magnetpols wird die Polarisationsebene gedreht. Stellt man zwischen die Pole eines Ruhmkorffschen Elektromagnets die Flamme eines Bunsenbrenners, in der sich ein mit Kochsalz getränktes Stück Asbest befindet, so tritt im Spektrum dieser Flamme bei Erregung des Elektromagnets eine deutliche Verbreiterung der beiden D-Linien auf, während beim Öffnen des elektrischen Stromes die Verbreiterung wieder verschwindet. Diese Beeinflussung der Lichtemission durch ein Magnetfeld (Zeemans Phänomen) läßt sich mit einer von Lorentz aufgestellten Theorie der elektrodynamischen Vorgänge in Einklang bringen, welche die elektrischen Ströme als fortschreitende Bewegung elektrisch geladener seiner ponderabeln Teilchen auffaßt und nach der elektromagnetischen Lichttheorie in einer Lichtquelle Schwingungen solcher Teilchen (Elektronen, Ionen) voraussetzt. Zu den magneto-optischen Erscheinungen kann man ferner rechnen den Einfluf; des Magnetismus auf flüssige Kristalle (s. Magnetische Influenz, S. 85) und die von Majorana entdeckte Erzeugung von Doppelbrechung u. Dichroismus bei manchen Flüssigkeiten (vermutlich Pseudolösungen) durch magnetische Kräfte. Vgl. Schmauß in den »Annalen der Physik«, Bd. 12, S. 186 (1903); O. Lehmann, Flüssige Kristalle (Leipz. 1904).