Efecto Voigt
El efecto Voigt es un fenómeno magneto-óptico que gira y eliptiza la luz polarizada linealmente enviada a un medio ópticamente activo.
[1] A diferencia de muchos otros efectos magneto-ópticos como el efecto Kerr o Faraday, que son linealmente proporcionales a la magnetización (o al campo magnético aplicado para un material no magnetizado), el efecto Voigt es proporcional al cuadrado de la magnetización (o cuadrado del campo magnético ) y se puede ver experimentalmente en incidencia normal.
Existen varias denominaciones para este efecto en la literatura: el efecto Cotton-Mouton (en referencia a los científicos franceses Aimé Cotton y Henri Mouton ), el efecto Voigt (en referencia al científico alemán Woldemar Voigt ) y la birrefringencia magnético-lineal.
Esta última denominación es más cercana en el sentido físico, donde el efecto Voigt es una birrefringencia magnética del material con un índice de refracción paralelo (
el parámetro responsable del efecto Voigt y por lo tanto proporcional a la
El cálculo detallado y una ilustración se dan en las secciones a continuación.
Al igual que con los otros efectos magneto-ópticos, la teoría se desarrolla de manera estándar con el uso de un tensor dieléctrico efectivo a partir del cual se calculan los valores propios y los vectores propios de los sistemas.
el campo eléctrico y una muestra magnetizada homogéneamente en el plano
es experimentalmente una pequeña cantidad del orden de mrad
Siguiendo la notación de Hubert,[2] el tensor cúbico dieléctrico generalizado
dos constantes cúbicas que describen el efecto magneto-óptico dependiendo de
En este momento, no hay evidencia de que esta aproximación no sea válida, ya que la observación del efecto Voigt es rara porque es extremadamente pequeña con respecto al efecto Kerr.
El inconveniente es tratar con el tensor dieléctrico inverso que puede ser complicado de manejar.
Aquí el cálculo se realiza en el caso general que es complicado de manejar matemáticamente, sin embargo, se puede seguir fácilmente la demostración considerando
el vector electromagnético reflejado que suele detectarse en experimentos.
Dentro del medio, el campo electromagnético se descompone en los vectores propios derivados
y que depende de la polarización lineal incidente.
es proporcional al cuadrado de la magnetización ya que
En la práctica, esta configuración no se usa en general para muestras ferromagnéticas, ya que la longitud de absorción es débil en este tipo de material.
Sin embargo, el uso de la geometría de transmisión es más común en el líquido paramagnético o cristal donde la luz puede viajar fácilmente dentro del material.
Por conveniencia, el campo se agregará al final del cálculo en los parámetros magneto-ópticos.
La rotación se calcula a partir de la relación
de igual forma con respecto a la geometría en reflexión para la magnetización.
Como una ilustración de la aplicación del efecto Voigt, damos un ejemplo en el semiconductor magnético (Ga, Mn) donde se observó un gran efecto Voigt.
En la figura 1 se muestra un ciclo de histéresis típico que contiene el efecto Voigt.
Este ciclo se obtuvo enviando una luz polarizada linealmente a lo largo de la dirección [110] con un ángulo incidente de aproximadamente 3 ° (se pueden encontrar más detalles en[4] ), y se mide la rotación debido a los efectos magneto-ópticos de la luz reflejada haz.
En contraste con el efecto Kerr longitudinal / polar común, el ciclo de histéresis es uniforme con respecto a la magnetización, que es una firma del efecto Voigt.
Este ciclo se obtuvo con una incidencia de luz muy cercana a la normal, y también presenta una pequeña parte impar; se debe realizar un tratamiento correcto para extraer la parte simétrica de la histéresis correspondiente al efecto Voigt y la parte asimétrica correspondiente al efecto Kerr longitudinal.
En el caso de la histéresis presentada aquí, el campo se aplicó en la dirección [1-10].
El mecanismo de conmutación es el siguiente : La simulación de este escenario se muestra en la figura 2, con : Como se puede ver, la histéresis simulada es cualitativamente la misma con respecto a la experimental.
