New magnetic component discovered in the Faraday effect after nearly two centuries
Découverte d'une nouvelle composante magnétique dans l'effet Faraday après près de deux siècles
Université hébraïque de Jérusalem
Édité par Lisa Lock, révisé par Robert Egan
Notes de la rédaction
Effet Faraday. Crédit : Enrique Sahagún
Des chercheurs de l'Université hébraïque de Jérusalem ont découvert que la composante magnétique de la lumière joue un rôle direct dans l'effet Faraday, remettant en question une hypothèse vieille de 180 ans selon laquelle seul son champ électrique importait.
Leurs résultats, publiés dans Scientific Reports, montrent que la lumière peut influencer magnétiquement la matière, et pas seulement l'illuminer. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives en optique, en spintronique et en technologies quantiques.
L'étude a été menée par le Dr Amir Capua et Benjamin Assouline de l'Institut de génie électrique et de physique appliquée de l'Université hébraïque de Jérusalem. Elle présente la première preuve théorique que le champ magnétique oscillant de la lumière contribue directement à l'effet Faraday, un phénomène dans lequel la polarisation de la lumière tourne lorsqu'elle traverse un matériau exposé à un champ magnétique constant.
« En termes simples, il s'agit d'une interaction entre la lumière et le magnétisme », explique le Dr Capua. « Le champ magnétique statique "tord" la lumière, et celle-ci, à son tour, révèle les propriétés magnétiques du matériau. Nous avons constaté que la composante magnétique de la lumière a un effet de premier ordre ; elle est étonnamment active dans ce processus. »
Depuis sa découverte en 1845 par le scientifique britannique Michael Faraday, cet effet était attribué à l'interaction entre le champ électrique de la lumière et les charges électriques de la matière. Cependant, cette nouvelle recherche démontre que le champ magnétique de la lumière, longtemps considéré comme négligeable, contribue de manière directe et mesurable à cet effet en interagissant avec les spins.
À l'aide de calculs avancés basés sur l'équation de Landau-Lifshitz-Gilbert (LLG), qui décrit le mouvement des spins dans les systèmes magnétiques, les chercheurs ont montré que le champ magnétique de la lumière peut générer un couple magnétique à l'intérieur du matériau, tout comme un champ magnétique statique.
« Autrement dit », explique Capua, « la lumière n'illumine pas seulement la matière, elle l'influence magnétiquement. »
Pour quantifier cette influence, l'équipe a appliqué son modèle au grenat de terbium-gallium (TGG), un cristal couramment utilisé pour mesurer l'effet Faraday. Ils ont constaté que le champ magnétique de la lumière représente environ 17 % de la rotation observée dans le spectre visible et jusqu'à 70 % dans l'infrarouge.
« Nos résultats montrent que la lumière interagit avec la matière non seulement par son champ électrique, mais aussi par son champ magnétique, une composante largement négligée jusqu'à présent », explique Assouline.
Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles perspectives en optique et en magnétisme, notamment pour des applications en spintronique, en stockage optique de données et en contrôle magnétique par la lumière. Elle pourrait même contribuer au développement futur des technologies d'informatique quantique basées sur le spin.
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RESUME
Découverte d'une nouvelle composante magnétique dans l'effet Faraday après près de deux siècles
La composante magnétique de la lumière contribue directement à l'effet Faraday, contrairement à l'idée longtemps admise que seul le champ électrique était impliqué. Les calculs indiquent que cette contribution magnétique représente jusqu'à 17 % de la rotation de polarisation dans le visible et jusqu'à 70 % dans l'infrarouge, ouvrant de nouvelles perspectives pour les technologies optiques et spintroniques.
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COMMENTAIRES
Poour mes élèves j'espère qu'il est notoire que la lumiere visible naturelle
se propâge avec un plan de polarisation en rotation permanente ...Mais
ce qui est interessant c 'est de noter que celle ci est due à un vecteur magnetique variable avec la fréquence .. ????
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More information: Faraday Effects Emerging from the Optical Magnetic Field, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-24492-9
Journal information: Scientific Reports
Provided by Hebrew University of Jerusalem
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