Što je Faradayev rotator?

Faradayev rotator je uređaj bez pokretnih dijelova koji mijenja polarizaciju ili kut valnog oblika svjetlosti koja prolazi kroz njega. Svjetlost prolazi kroz zrak ili druge materijale kao niz valova, koji se nazivaju elektromagnetsko zračenje, s karakteristikama i električnog i magnetskog polja. Uređaj radi na principu da će svjetlost koja prolazi kroz kristal ili čvrsti prozirni materijal promijeniti polarizaciju ako je prisutno magnetsko polje.

Otkrio ga je znanstvenik Michael Faraday 1845. godine, učinak magnetskih polja na svjetlosne valove bio je prvi dokaz da je svjetlost elektromagnetski val. Otkrio je da promjena jačine magnetskog polja utječe na kut polarizacije svjetlosti. Nazvan Faradayev efekt, ovo je osnova za rotator, koji koristi eksperimentalni učinak u praktičnom uređaju.

Svjetlost koja prolazi kroz mnoge materijale, uključujući staklo i vodu, može utjecati na kut polarizacije bez upotrebe magnetskih polja. Taj se efekt naziva optička polarizacija, a proizvođači sunčanih naočala to iskorištavaju tako što proizvode leće koje blokiraju polarizirane kutove osim normalnog svjetla. Učinak odsjaja je smanjen, jer će reflektirana svjetlost od vode ili zgrada imati drugačiji kut polarizacije.

Da bi se napravio faradayev rotator, magnet okružuje prozirni materijal. Kako svjetlost prolazi, magnetsko polje uzrokuje okretanje svjetlosnog vala za određenu količinu. Količina rotacije može se odrediti jednadžbom koja koristi snagu magnetskog polja, duljinu kristala i verdet konstantu materijala. Ova konstanta je različita za sve materijale i mijenja se s temperaturom; objavljene su tablice konstanti za materijale na različitim temperaturama.

Laserska oprema često koristi faradayev rotator kao zaštitni uređaj, kako bi spriječio reflektiranu lasersku energiju u jedinicu. Kada laser stvara snop svjetlosti, on je vrlo koherentan, što znači da sadrži svjetlost jednog specifičnog valnog oblika. Kako svjetlost napušta laser, često se reflektira ili prolazi kroz drugu opremu i potencijalno bi se dio svjetlosti mogao reflektirati natrag u laser. Dodavanje faradayevog rotatora to sprječava jer je svjetlost koja prolazi kroz rotator obično polarizirana 45° od izvorne zrake i ne može se reflektirati natrag. Kut se može mijenjati, ali veća polarizacija zahtijeva dodatnu snagu magnetskog polja.

Dodatna prednost faradayevog rotatora je da se svjetlost koja prolazi kroz njega i zatim se vraća u suprotnom smjeru ne rotira natrag. Ako rotator polarizira svjetlost za 45°, a zatim udari u zrcalo i vrati se, rotator će ga polarizirati za još 45°. Optički polarizacijski filtri ili uređaji koji stvaraju određene stupnjeve polarizacije za laboratorijsku upotrebu mogu iskoristiti ovaj učinak. To funkcionira tako što reflektira dio svjetlosti natrag kroz rotator, stvarajući dvije svjetlosne zrake koje su polarizirane pod različitim kutovima.