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2023-12-23T12:20:58Z

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Der '''Voigt-Effekt''' beschreibt in der [[Magnetooptik]] die [[Doppelbrechung]] in einem transparenten, gasförmigen Medium, bei einem konstanten Magnetfeld senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des [[Licht]]es. Er ist stärker als ähnliche Effekte, wie der [[Cotton-Mouton-Effekt]] (bei Molekülen bzw. Flüssigkeiten) und der [[Majorana-Effekt]] (bei [[kolloid]]ialen Lösungen). Zusammen bilden die drei Effekte die magnetische Analogie zum [[Kerr-Effekt]].

Benannt wurde der Voigt-Effekt nach dem [[Deutschland|deutschen]] [[Physiker]] [[Woldemar Voigt (Physiker)|Woldemar Voigt]], der ihn 1898 zum ersten Mal beschrieben hat<ref>{{Literatur |Autor=Woldemar Voigt |Titel=Doppelbrechung von im Magnetfeld befindlichem Natriumdampf in der Richtung normal zu den Kraftlinien |Sammelwerk=Nachr. Kgl. Ges. Wiss. Göttingen |Datum=1898 |Seiten=355–359 |Kommentar=Birefringence of sodium vapour in a magnetic field along a direction perpendicular to the lines of force}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Woldemar Voigt |Titel=Die Fundamentalen Physikalischen Eigenschaften Der Krystalle in Elementarer Darstellung |Verlag=BiblioBazaar, LLC |Datum=2008 |ISBN=978-0-554-79425-9 |Online={{Google Buch|BuchID=lV0NWuliVB4C}}}}</ref>

Der Voigt-Effekt wird in der Literatur häufig sowohl als ''magnetische lineare Doppelbrechung'' (engl. {{lang|en|''magnetic linear birefringence''}}, MLB)<ref>{{Literatur |Autor=A. K. Zvezdin, Anatoliĭ Konstantinovich Zvezdin, Vi︠a︡cheslav Alekseevich Kotov, V. A. Kotov |Titel=Modern magnetooptics and magnetooptical materials |Verlag=CRC Press |Datum=1997 |ISBN=0-7503-0362-X |Seiten=36}}</ref> als auch als ''magnetischer linearer [[Dichroismus]]'' (MLD)<ref>{{Literatur |Autor=Victor Antonov, Bruce Harmon, Alexander Yaresko |Titel=Electronic structure and magneto-optical properties of solids |Verlag=Springer |Datum=2004 |ISBN=1-4020-1905-X |Seiten=56}}</ref> bezeichnet.
Dabei bezieht man den Effekt zum einen auf den Realteil (bei MLB), zum anderen auf den Imaginärteil (bei MLD) der Änderung des komplexen Brechungsindex<ref>{{Literatur |Autor=Štefan Višňovský |Titel=Optics in magnetic multilayers and nanostructures |Verlag=CRC Press |Datum=2006 |ISBN=0-8493-3686-4 |Seiten=27}}</ref>.

== Beschreibung ==
Licht bzw. eine [[elektromagnetische Welle]] ist eine [[Transversalwelle]] aus gekoppelten [[Elektrisches Feld|elektrischen]] und [[Magnetismus|magnetischen Feldern]], deren Schwingungsebenen senkrecht aufeinander und zur Ausbreitungsrichtung stehen.

Der Voigt-Effekt tritt auf, wenn diese [[Polarisation|polarisierte]] elektromagnetische Welle sich senkrecht zu den magnetischen Feldlinien ausbreitet. Eine polarisierte elektromagnetische Welle kann man auch in Form von zwei senkrecht zueinander stehenden linear polarisierten Wellen beschreiben, man spricht von senkrecht und parallel polarisiertem Anteil; dabei bezieht man sich in der Regel auf den elektrischen Feldvektor '''E''' der Welle.
Das magnetische Feld bewirkt, dass der Anteil des elektrischen Feldvektors, der parallel zum Magnetfeld schwingt, sich mit einer anderen [[Phasengeschwindigkeit]] ausbreitet als der senkrecht schwingende elektrische Feldvektor. Durch die unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten ändert sich der Polarisationszustand der Welle, so wird aus einer linear polarisierten Welle allgemein eine elliptisch polarisierte Welle.

Diese Erscheinung kann durch die Verwendung zweier Brechungsindizes beschrieben werden und wird [[Doppelbrechung]] genannt. Bei der normalen Doppelbrechung wird dies durch einen anisotropen Aufbau des durchstrahlten Materials bewirkt. Anders beim Voigt-Effekt: Hier wird die Doppelbrechung durch ein magnetisches Feld verursacht und die Änderung des [[Brechungsindex]] ''n'' ist proportional zum Quadrat der [[Magnetische Flussdichte|magnetischen Flussdichte]] ''B'':
:<math>\Delta n \propto B^2</math>

Für optisch isotrope Materialien gilt:
:<math>\Delta n = n_\perp - n_\|</math>

Die Polarisationsänderung ist weiterhin abhängig von anderen Größen:<ref>{{Literatur |Autor=E.D Palik |Titel=Anisotropic, free carrier voigt effect in n-type germanium |Sammelwerk=[[Journal of Physics and Chemistry of Solids]] |Band=25 |Nummer=7 |Datum=1964-06 |Seiten=767–771 |DOI=10.1016/0022-3697(64)90189-1}}</ref>

:<math>\delta = \frac{q^4 N \lambda^3 H^2 l}{4 \pi c^6 n_0 \left(m^*_v\right)^3}</math>
:*<math>\delta</math> … Phasenverschiebung der Welle
:*<math>e</math> … [[Elementarladung]]
:*<math>N</math> … Ladungsträgerkonzentration
:*<math>\lambda</math> … [[Wellenlänge]]
:*<math>B</math> … magnetische Flussdichte
:*<math>l</math> … Strecke im Material
:*<math>c</math> … [[Lichtgeschwindigkeit]]?
:*<math>n_0</math> … (komplexer) [[Brechungsindex]] des Materials bei der jeweiligen Wellenlänge ohne magnetisches Feld
:*<math>(m^*_v)^3</math> … effektive Voigt-Masse (besitzt eine starke kristallografische Abhängigkeit)

== Anwendung ==
Der Voigt-Effekt wird in sogenannten [[Voigt-Filter]]n eingesetzt, einer Art von atomarer [[Netzfilter]]. Dabei wird durch den Voigt-Effekt eine Gaszelle zu einer λ/2-[[Verzögerungsplatte]].

== Siehe auch ==
* [[Verdet-Konstante]]
* [[Magnetooptischer Kerr-Effekt]]

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4188499-1}}

[[Kategorie:Optischer Effekt]]

Voigt-Effekt - Versionsgeschichte

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