МАГНИТООПТИКА, под этим названием объединяют совокупность явлений, связанных с испусканием и распространением света в телах, помещенных в магнитное поле. Фундаментальным явлением в этой группе является т. и. явление Зеемана (см. Зеемана явление). Остальные явления, кроме явления Коттона—Мутона, являются следствием явления Зеемана. Первая попытка обнаружить влияние магнитного поля на оптич. явления принадлежит Фарадею. Убеждение в тесной связи между световыми и магнитными явлениями привело Фарадея еще в 1845 к открытию явления, которое он тогда назвал «намагничиванием светового луча». Явление Фарадея заключается в следующем: если через тело, помещенное в магнитное поле, пропускать вдоль направления магнитных силовых линий плоско-поляризованный луч света, то плоскость поляризации этого луча поворачивается по мере прохождения его через тело. Величина угла поворота прямо-пропорциональна толщине проходимого лучом слоя вещества, напряженности магнитного поля, а также зависит от вещества и длины волны применяемого света. Следовательно, имеет место дисперсия магнитного вращения. Вблизи линий поглощения вращение имеет аномальный ход. При приближении к линии поглощения вращение сначала увеличивается, затем в области линии поглощения начинает уменьшаться, меняет знак, после чего начинает вновь возрастать и опять меняет знак на первоначальный. Аномальный ход вращения вблизи линии поглощения носит название явления Макалюзо; оно теоретически было предсказано Фохтом как следствие явления Зеемана, установлено Макалюзо и подробно изучено Зееманом, Вудом, Фохтом и Ладенбургом.
Явление Зеемана, лежащее в основе магнитооптических явлений, было открыто позднее явления Фарадея. Первая попытка обнаружить влияние магнитного поля на спектральный состав света, испускаемого светящимися парами, также принадлежит Фарадею. С этой целью он в 1862 произвел эксперимент, поместив натровое пламя между полюсами большого электромагнита и наблюдая желтые линии натрия при включенном и выключенном электромагните. Вследствие недостаточной разрешающей способности спектроскопа, к-рый был в распоряжении Фарадея, ему не удалось наблюдать ожидаемый эффект. После Фарадея подобную попытку сделал голландский физик Зееман и равным образом без успеха. При этом Зееман ничего не знал об аналогичных попытках Фарадея. Случайно узнав о неудавшейся попытке Фарадея, Зееман с большей энергией принялся отыскивать ожидаемый эффект. В 1896 Зееману удалось с мощной решоткой Роуланда наблюдать расширения линий натрия, когда натровое пламя помещалось в магнитное поле. Пользуясь указаниями Лоренца, Зееман установил характер поляризации света, испускаемого в магнитном поле, и, наконец, наблюдал для линии водорода не простое расширение, а расщепление на резкие линии, в согласии с теорией Лоренца. — Это явление расщепления спектральных линий источника, помещенного в магнитное поле, называется с тех пор явлением Зеемана. С современными интерференц-спектроскопами наблюдение этого явления не представляет никаких затруднений.
Явление Зеемана составило эпоху и имело решающее значение для успеха электронной теории. Ему были посвящены труды лучших физиков, среди к-рых в первую очередь можно назвать Лоренца, Фохта, Лармора, Майкельсона, Корню, Пашена и др. Основы теории эффекта Зеемана были даны Лоренцом, исходившим из представлений электронной теории, согласно к-рой испускание света атомами происходит вследствие периодич. движений, совершаемых находящимися в атомах электронами. Явление Зеемана наблюдается равным образом как в линиях испускания, так и в линиях поглощения. В последнем случае оно называется обратным явлением Зеемана. Однако поглощение зависит от характера поляризации падающего света. Для того чтобы линии поглощения были видны, необходимо, чтобы поляризация падающего света соответствовала поляризации расщепленных компонентов. В противном случае поглощение или будет отсутствовать или будет неполным. Описанный здесь тип явления Зеемана наблюдается только у одиночных линий. Однако тотчас после открытия Зеемана Майкельсон нашел, что сложные (мультиплетные) спектральные линии расщепляются в магнитном поле на гораздо более сложные группы, нежели те, которые можно предвидеть по теории Лоренца. Это аномальное явление Зеемана тесно связано с мультиплетностью спектральных линий. Полная теория эффекта Зеемана возможна только в рамках современной квантовой теории. Теоретическое и экспериментальное исследование аномального явления Зеемана имело чрезвычайно большое значение для теории атома и для квантовой теории вообще.
Кроме явления Фарадея, в непосредственной связи с явлением Зеемана находится также явление магнитного двойного лучепреломления (см.), а также магнитооптич. явление Керра. Последнее заключается в том, что плоско-поляризованный луч света при отражении от полированного полюса магнита становится эллиптически-поляризованным. Причина явления состоит, как и в случае явления Фарадея, в том, что плоско-поляризованная волна распадается на две поляризованных по кругу в различных направлениях и идущих с разными скоростями волны, причем одна из них поглощается несколько больше, чем другая.
Американский астрофизик Гель обнаружил явление Зеемана в спектрах солнечных пятен. Из его наблюдений следует, что напряженность магнитного поля в солнечных пятнах имеет величину, превышающую ту, к-рую обычно достигают с самыми мощными приборами в лаборатории. Таким образом, явление Зеемана позволяет изучать электромагнитные процессы, к-рые разыгрываются на солнце. При помощи подобных наблюдений было также обнаружено, что солнце представляет собой, подобно земле, магнит.
Лит.: Введенский Б. А. и Ландсберг Г. С., Современное учение о магнетизме, М. — Л., 1929. См. также лит. к ст. Магнитное двойное лучепреломление.