Свет — источник магнетизма

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Уже давно известно, что световая волна — это электромагнитные колебания. Но попробуйте выделить из нее какое-нибудь постоянное магнитное поле — сделать это не так-то просто. Известны явления обратного порядка — влияние магнитного поля на прохождение световых лучей через различные материалы. Они представляют собой предмет специальной дисциплины — магнитооптики. Ну а фотомагнетизм? Оказывается, он тоже возможен.

Физики изучают много образные эффекты создания магнитных полей с помощью света. Самый простой из них возникает тогда, когда циркулярно поляризованный свет падает, например, на совершенно немагнитный полупроводник и затем его намагничивает. Еще сильнее под таким освещением намагничиваются магнитные материалы. Каков же физический механизм этого эффекта?

Дело в том, что каждый электрон в веществе имеет свой спин, который определенным образом характеризует собственное вращение электрона. При поглощении фотона электроном спин последнего получает угловой момент этого фотона. Но в циркулярно поляризованном свете все угловые моменты фотонов направлены одинаково. Тогда подобное освещение создаст и преимущественную ориентацию у всех спинов электронов. А это — уже прямой путь к появлению на испытываемом образце магнитных полюсов. Возможны и более сложные механизмы возникновения фотомагнетизма, включая фото упорядочение магнетиков под действием обычного (неполяризованного) света. Последний случай хорошо иллюстрируется следующим опытом.

Кристалл железоиттриевого с примесью кремния граната поместили в магнитное поле, где его вначале намагнитили до индукции в 180 гаусс. Затем светили на него обычным белым светом, в результате чего на его поверхности освещенность составляла три тысячи люкс. Когда проверили итоговую намагниченность образца, то обнаружили, что она изменилась на один гаусс. Много это или мало? Это вдвое больше, чем индукция геомагнитного поля нашей планеты. Ученые считают, что богатство и многообразие фотомагнитных эффектов позволит в будущем широко использовать их в качестве чувствительных элементов различных регистрирующих приборов.