柯尔磁光效应（magneto-optical kerr effect , moke）
a. 柯尔磁光效应介绍
随着磁性元件应用日渐扩展，基于磁性薄膜新颖的物理特性和高技术的应用，对磁性薄膜材料的研究有越来越多的趋势，其中柯尔磁光效应magnetic-optic kerr effect （moke）也是重大的发展之一，由于柯尔磁光效应可以简单的分析磁性薄膜材料的磁特性，因此也渐渐受到了注目。 磁光效应包括法拉第效应、柯尔效应、磁线振双折射、磁圆振二向色性….目前研究和应用zui广泛的磁光效应为法拉第效应和柯尔效应。
1845年，法拉第发现沿外磁场方向的入射光经玻璃（在一对磁铁中间）透射后的光偏振面发生了旋转，后来被称为法拉第效应（faraday effect），受到了法拉第效应的启发之后，在1876年又发现了入射光在物质表面反射对光偏振面发生旋转的现象，即为科尔效应（kerr effect），直到1985年，e.r. moog和s.d. bader两位学者提出smoke来作为surface magneto-optic kerr effect的代号来表示应用磁光柯尔效应在表面磁学上的研究，成功地得到一原子层厚度磁性物质之磁滞曲线，开启了超薄磁性物质与介面磁性材料研究的新页，表面磁光柯尔效应更成为表面科学中磁性量度的重要工具。 柯尔磁光效应对固体的自旋相关的电子能带结构相当敏感。因此柯尔磁光效应是ㄧ种*的研究磁性材料中电子行为的实验方法。
近几年来，许多有趣的现象是透过柯尔磁光效应实验发现的。 目前，应用元件尺寸快速向轻薄短小推展，元件中介面特性与高品质介面之制作实居于关键地位，透过柯尔磁光效应对磁性超薄膜的研究不但带动相关科学知识之突破，对于微小元件设计开发提供重要参考资料，更能有效地提升电子工业元件尺寸奈米化的技术。 磁光柯尔效应不仅仅运用在量测上，具有柯尔效应的材料有许多重要应用。比如，由于目前无论是在工业上科技、资讯的高度发展对储存元件记录密度的需求越来越高。满足此种要求的办法是利用柯尔效应研发制造磁光记录硬碟和光碟。
附注：法拉第效应的宏观理论 一行进光波被具有磁矩的物质反射或透射后，光的偏振状态就发生了变化，这是具有磁矩的物质与电磁波的电场和磁场相互作用的结果，因此此物理现象与介质的介电常数张量ε、电导率张量σ、磁导率张量μ有密切相关，由于磁光效应的相互作用大多处在高频的状态下，因此ε几乎掩盖了σ所有的作用。
b. 柯尔磁光效应原理
由于一个磁性物质外加一个磁场，或是一铁磁性的材料自己本身的自发性磁化，会让物质内部的折射产生磁双折射（magnetic birefringence）的现象，造成左旋光和右旋光的折射率不同。 磁光柯尔效应的是指：当一线偏振的入射光，经磁性材料反射之后，其反射光变成椭圆偏振光。此现象称为磁光柯尔效应。 物理上的成因，来解释经磁性材料反射后造成的椭圆极化光。我们可以理解一线偏振光可以分解成两振幅相同的左旋光与右旋光，而左旋与右旋光在磁性材料中有不同的吸收及反射系数，不同的行进速度使得两光造成相位差，亦造成振幅上的不同。此两振幅不同、且具相位差的左旋光与右旋光，在反射后则叠加成椭圆偏振光。
moke所测量到的有两种讯号：柯尔旋转角（kerr rotation angle）、柯尔椭圆率（kerr ellipticity）。柯尔旋转角指的是反射光的椭圆极化面，其长轴与参考轴之夹角，以θk表示之。柯尔椭圆率，指的是反射后的椭圆偏振光其椭圆率，通常以εk表示。 moke依照其入射面与磁化方向的几何关系，又可区分为三种moke型式：纵向柯尔效应（longitudinal-moke）、横向柯尔效应（transverse-moke）、与极向柯尔效应（polar-moke）。
（a）极化磁光科尔效应（p-moke） pmoke是指量测当磁方向垂直于材料表面时的磁光效应。这是三个科尔效应中，科尔旋转角zui大、zui明显的。
（b）纵向磁光科尔效应（l-moke） lmoke是指量测当磁化方向平行于材料表面及反射平面时的磁光效应。
（c）横向磁光科尔效应（t-moke） tmoke是指磁化方向平行于材料表面但垂直于反射平面的量测方式。其zui大的优点在于：即使入射光是非极化光源经由磁性介质反射后，其反射光的振幅也是磁化向量的线性函数。
一般而言，moke所测量的磁光讯号，可以直接正比于材料的磁化强度（magnetization），不过必须考虑到磁光讯号的强度（intensity）容易受到主观性的因素所影响，如介质的折射率、入射角、入射光波长…等。若要将磁光讯号（kerr signals）作为磁化强度（magnetization）来做理解，则必需控制各个影响磁光讯号的因素皆相同，才可做为相互正比的对应关系。 磁光测量时，样品的覆盖层材料对于磁光讯号有重要的影响。
参考资料
百科