塞曼效应和磁光效应的机理分析及其物理意义简析( 四 ) 作

5.1、可能因素分析
根据ψ=VBd可知：只有当外加磁场B和介质长度d均不为0时才有可能出现折射光的法拉第磁光效应，二者缺一不可。由此可见肯定：导致本效应的因素共有三种可能性：A、外加恒定磁场B直接使偏振光改变偏振方向；B、外加恒定磁场使介质中的原子中的电子与原子核改变运动状态导致通过介质中的电磁波或光子改变偏振方向；C、外加恒定磁场使介质中的原子中的电子与原子核改变运动状态并导致其产生的次生光的偏振方向与入射光出现差异。
5.2、外加恒定磁场B直接使偏振光改变偏振方向的可能性分析
由于当d=0时，偏转角ψ=0 。因此，可以排除外加磁场直接导致偏振光的偏振方向发生改变的可能性。否则，在没有介质（d=0）的真空中的恒定磁场也会使偏振光的偏振方向改变偏振方向。这也从一个侧面证明了恒定磁场并不能直接使光发生偏振方向的变化。这也符合电磁场仅遵循矢量叠加原理，并不能相互作用而改变彼此的客观规律。
5.3、外加恒定磁场使介质中的原子中的电子与原子核改变运动状态导致通过介质中的电磁波或光子改变偏振方向的可能性分析
5.3.1、外加恒定磁场使原子中的电子与原子核改变运动状态，当电磁波通过介质时，当然会致使电磁波的运动轨迹发生变化，但不应该会导致其偏振方向的变化。也就是说：如果外加恒定磁场使原子的运动状态发生变化，只会改变电磁波的运动轨迹或方向，不会改变其偏振方向。因此，此种情况下，只会使折射光的路径与无外加恒定磁场时有异。但实际情况并非如此。因此，可以排除此种可能性。
5.3.2、外加恒定磁场使原子中的电子与原子核改变运动状态，当光子通过介质时，当然会使光子的运动轨迹发生变化，但不应导致其偏振方向的变化。因为光子本身并不存在偏振方向，即使是存在，也不会因为原子中电子与原子核的运动状态的变化而改变。因此，此种可能性也可以被排除。
5.3.3、就算光具有波粒二象性，外加恒定磁场使原子中的电子与原子核改变运动状态，当光通过介质时，也只会改变光的运动轨迹，而不可能改变其偏振方向。如果因为电子与原子核的运动状态有别于无外加磁场时的状态就会改变光的偏振方向。那么在无外加磁场时，原子中的电子与原子核本身也是在不断地改变运动状态的，也应该可以改变光的偏振方向。但实际上并无此种现象的存在。因此，即使是光具有波粒二相性也不可能因外加磁场使原子中的电子和原子核改变运动状态而导致折射光偏振方向的改变，此种情况也可以被排除。
5.4、外加恒定磁场使介质中的原子中的电子与原子核改变运动状态并导致其产生的次生光的偏振方向与入射光出现差异的可能性分析
如果把折射光视为入射光或邻近其他原子、分子和分子团产生的次生入射光使原子产生极化（光产生的电场使电子与原子核朝正好相反的方向运动导致电偶极子化）并产生次生光，则本效应的机理就比较好理解了：入射光或次生入射光使原子极化（实际上主要是电子改变运动状态，原子核虽然也会改变运动状态，但实际改变量要比电子小二个数量级或以上，在可见光波段时可忽略其影响）并产生次生光的过程中，电子会受到外加恒定磁场的作用而改变运动轨迹（与无外加恒定磁场时相比），这种轨迹的改变将直接导致被原子极化方向的改变，从而导致其产生的次生电场的偏振方向的改变。这也是为什么法拉第磁光效应与介质的长度d成正比的原因。因为介质长度越大，介质产生次生光的次数就会越多，当每次偏振方向改变量相同时，则次数越多，总的改变量自然也就越大。这才是本效应与介质长度成正比的根本原因所在。
综上所述，只有当通过介质的折射光是由介质重新产生的全新的光时，外加恒定磁场才有机会利用改变介质中原子的电子运动状态的机会让光的偏振方向发生改变。这才是法拉第磁光效应的真实机理。
6、科顿-穆顿效应
因为介质内部的折射光是由介质中原子被入射光极化后产生的次生光。当存在外加磁场时，则外加磁场会使极化原子中的电子与原子核增加一个垂直于磁场方向的加速度并改变被极化原子偶极矩的方向和大小。因此，由其产生的次生光与入射光会存在偏振方向和传递方向的变化。而那些被极化的原子中的电子和原子核的运动方向与外加磁场方向一致时，就不会受到外加磁场的影响，其产生的次生光的偏振方向和传递方向会保持不变。这样就导致介质出现二种偏振方向和传递方向/路径不同的次生折射光了。从而使透明介质具有了双折射性质。