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Der '''Cotton-Mouton-Effekt''' ist ein [[Magnetooptik|magnetooptischer]] Effekt. Er beschreibt die durch ein (starkes) externes [[Magnetismus|Magnetfeld]] bewirkte optische [[Doppelbrechung]] bei Ausbreitung des Lichtes senkrecht zur Magnetfeldrichtung in normalerweise optisch isotropen Materialien; er wird daher auch '''magnetische Doppelbrechung''' genannt. | Der '''Cotton-Mouton-Effekt''' ist ein [[Magnetooptik|magnetooptischer]] Effekt. Er beschreibt die durch ein (starkes) externes [[Magnetismus|Magnetfeld]] bewirkte optische [[Doppelbrechung]] bei Ausbreitung des Lichtes senkrecht zur Magnetfeldrichtung in normalerweise optisch isotropen Materialien; er wird daher auch '''magnetische Doppelbrechung''' genannt. | ||
Ein vergleichbarer elektrischer Effekt ist der [[Kerr-Effekt]], bei dem die Stärke des Effektes ebenfalls quadratisch von der Stärke des – beim Kerr-Effekt elektrischen – Feldes abhängt. | Ein vergleichbarer elektrischer Effekt ist der [[Kerr-Effekt]], bei dem die Stärke des Effektes ebenfalls quadratisch von der Stärke des – beim Kerr-Effekt elektrischen – Feldes abhängt. | ||
== Geschichte == | == Geschichte == | ||
Der Cotton-Mouton-Effekt wurde 1907 von [[Aimé Auguste Cotton]] und [[Henri Mouton]] an [[Nitrobenzol]] entdeckt<ref>{{Literatur|Autor=A. A. Cotton, H. Mouton|Titel=Nouvelle propriété optique (biréfringence magnétique) de certains liquides organiques non colloïdaux|Sammelwerk=Comptes Rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences Paris | Der Cotton-Mouton-Effekt wurde 1907 von [[Aimé Auguste Cotton]] und [[Henri Mouton]] an [[Nitrobenzol]] entdeckt<ref>{{Literatur |Autor=A. A. Cotton, H. Mouton |Titel=Nouvelle propriété optique (biréfringence magnétique) de certains liquides organiques non colloïdaux |Sammelwerk=Comptes Rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences Paris|Band= |Nummer=145 |Datum=1907 |Seiten=229–231}}</ref> und kurze Zeit später auch an anderen organischen Flüssigkeiten<ref>{{Literatur |Autor=A. A. Cotton, H. Mouton |Titel=Sur la biréfringence magnétique des liquides organiques |Sammelwerk=Comptes Rendus hebdomadaires des Séances de l'Académie des Sciences Paris|Band= |Nummer=145 |Datum=1907 |Seiten=870–872}}</ref> (z. B. [[Benzol]] und [[Toluol]]) nachgewiesen. | ||
== Beschreibung == | == Beschreibung == | ||
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:<math>\Delta n = C \ \lambda \ H^2</math> | :<math>\Delta n = C \ \lambda \ H^2</math> | ||
Dabei ist <math>C</math> die Cotton-Mouton-Konstante, welche abhängig von Material, Wellenlänge und Temperatur ist und z. B. bei Nitrobenzol 3,81 × 10<sup>−14</sup> A<sup>−2</sup>m (bei Zimmertemperatur und einer Wellenlänge von λ<sub>0</sub> = 589,3 nm) beträgt. Als Feldstärke <math>H</math> geht jedoch nur der Beitrag senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts ein.<ref>{{Literatur|Autor=Herbert Daniel|Titel=Physik. Band 3: Optik, Thermodynamik, Quanten|Verlag=Gruyter|ISBN=978- | Dabei ist <math>C</math> die Cotton-Mouton-Konstante, welche abhängig von Material, Wellenlänge und Temperatur ist und z. B. bei Nitrobenzol 3,81 × 10<sup>−14</sup> A<sup>−2</sup> m (bei Zimmertemperatur und einer Wellenlänge von λ<sub>0</sub> = 589,3 nm) beträgt. Als Feldstärke <math>H</math> geht jedoch nur der Beitrag senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts ein.<ref>{{Literatur |Autor=Herbert Daniel |Titel=Physik. Band 3: Optik, Thermodynamik, Quanten |Verlag=Gruyter |Datum=2002 |ISBN=978-3-11-016142-7}}</ref> | ||
In Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts tritt der Cotton-Mouton-Effekt auch gemeinsam mit dem [[Faraday-Effekt]] auf. Er kann für die optische Messung der Magnetfeldstärke eingesetzt (z. B. mit speziellen [[Polarimeter]]n) werden. | In Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts tritt der Cotton-Mouton-Effekt auch gemeinsam mit dem [[Faraday-Effekt]] auf. Er kann für die optische Messung der Magnetfeldstärke eingesetzt (z. B. mit speziellen [[Polarimeter]]n) werden. | ||
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== Literatur == | == Literatur == | ||
* {{Literatur|Autor=M. Freiser|Titel=A survey of magnetooptic effects|Sammelwerk= | * {{Literatur | ||
* {{Literatur|Autor=C. Rizzo, A. Rizzo, D. M. Bishop|Titel=The Cotton-Mouton effect in gases: experiment and theory|Sammelwerk=Int. Rev. in Phys. Chem|Band=16| | |Autor=M. Freiser | ||
* {{Literatur|Autor=A. D. Buckingham, J. A. Pople|Titel=A Theory of Magnetic Double Refraction|Sammelwerk=Proceedings of the Physical Society. Section B|Band=69| | |Titel=A survey of magnetooptic effects | ||
* Hasan-Nuri Blachnik: ''Untersuchung des Cotton-Mouton-Effektes in der isotropen Phase flüssigkristalliner Substanzen.'' Dissertation, Universität-Gesamthochschule Siegen, Fachbereich 8, 1999 | |Sammelwerk=IEEE Transactions on Magnetics | ||
|Band=4 | |||
|Nummer=2 | |||
|Datum=1968 | |||
|Seiten=152–161 | |||
|DOI = 10.1109/TMAG.1968.1066210}} | |||
* {{Literatur | |||
|Autor=C. Rizzo, A. Rizzo, D. M. Bishop | |||
|Titel=The Cotton-Mouton effect in gases: experiment and theory | |||
|Sammelwerk=Int. Rev. in Phys. Chem | |||
|Band=16 | |||
|Datum=1997 | |||
|Seiten=81–111}} | |||
* {{Literatur | |||
|Autor=A. D. Buckingham, J. A. Pople | |||
|Titel=A Theory of Magnetic Double Refraction | |||
|Sammelwerk=Proceedings of the Physical Society. Section B | |||
|Band=69 | |||
|Datum=1956 | |||
|Seiten=1133–1138}} | |||
* Hasan-Nuri Blachnik: ''Untersuchung des Cotton-Mouton-Effektes in der isotropen Phase flüssigkristalliner Substanzen.'' Dissertation, Universität-Gesamthochschule Siegen, Fachbereich 8, 1999, {{DNB|984707301}}. | |||
== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
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Der Cotton-Mouton-Effekt ist ein magnetooptischer Effekt. Er beschreibt die durch ein (starkes) externes Magnetfeld bewirkte optische Doppelbrechung bei Ausbreitung des Lichtes senkrecht zur Magnetfeldrichtung in normalerweise optisch isotropen Materialien; er wird daher auch magnetische Doppelbrechung genannt.
Ein vergleichbarer elektrischer Effekt ist der Kerr-Effekt, bei dem die Stärke des Effektes ebenfalls quadratisch von der Stärke des – beim Kerr-Effekt elektrischen – Feldes abhängt.
Der Cotton-Mouton-Effekt wurde 1907 von Aimé Auguste Cotton und Henri Mouton an Nitrobenzol entdeckt[1] und kurze Zeit später auch an anderen organischen Flüssigkeiten[2] (z. B. Benzol und Toluol) nachgewiesen.
Voraussetzung sind magnetisch polare Moleküle im Material – sie weisen eine elektrische und magnetische Anisotropie auf –, die durch das Magnetfeld eine erzwungene Ausrichtung erfahren und so die Durchstrahlungsverhalten von Licht (allgemein elektromagnetischen Wellen, also auch Mikrowellen etc.) verändern. Der Effekt tritt vor allem in Flüssigkeiten auf und ist wesentlich stärker als der Voigt-Effekt oder Majorana-Effekt. Er lässt sich am besten mit polarisiertem Licht dessen Polarisationsebene um 45° gegenüber dem Magnetfeld geneigt ist beobachten. In diesem Fall wird der Effekt (der Unterschied der Phasengeschwindigkeit), durch die senkrecht bzw. parallel zum Magnetfeld liegende Komponenten des Lichtes, maximiert. Das austretende Licht ist in diesem Fall elliptisch polarisiert.
Dabei ist $ C $ die Cotton-Mouton-Konstante, welche abhängig von Material, Wellenlänge und Temperatur ist und z. B. bei Nitrobenzol 3,81 × 10−14 A−2 m (bei Zimmertemperatur und einer Wellenlänge von λ0 = 589,3 nm) beträgt. Als Feldstärke $ H $ geht jedoch nur der Beitrag senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichts ein.[3]
In Abhängigkeit vom Einfallswinkel des Lichts tritt der Cotton-Mouton-Effekt auch gemeinsam mit dem Faraday-Effekt auf. Er kann für die optische Messung der Magnetfeldstärke eingesetzt (z. B. mit speziellen Polarimetern) werden.