Michael Faraday a été le premier physicien qui anticipa un effet possible des forces magnétiques sur les raies spectrales lumineuses émises par les atomes. Sa philosophie se basait sur l’unité essentielle de toutes les forces de la nature. En 1845, il constate la rotation du plan de polarisation de la lumière sous l’effet d’un champ magnétique. Cela le persuada de l’existence d’un lien intime entre phénomènes optiques et magnétiques.

L’effet Faraday est un phénomène magnéto-optique. Il implique une interaction entre une lumière polarisée linéairement et un milieu matériel soumis à un champ magnétique. De fait, toute lumière polarisée linéairement est en fait une somme de deux ondes de même amplitude polarisées circulairement. L’une des deux composantes tourne à gauche, pendant que l’autre tourne à droite. Que se passe-t-il si la lumière pénètre un milieu matériel magnétisé ? On observe alors que les deux composantes circulaire gauche et droite ne se propagent pas à la même vitesse. On parle dans ces conditions de biréfringence circulaire. En raison de leur vitesse de propagation différente, un déphasage apparaît entre les deux composantes à la sortie du milieu matériel.

C’est ce déphasage qui explique la rotation du plan de polarisation de la lumière d’une certain angle β. Angle qui est proportionnel à l’intensité du champ magnétique dans la direction de propagation de l’onde : β = V_B·B·d. Le paramètre V_B est la constante de Verdet du matériau utilisé. Elle varie avec la longueur d’onde de la lumière. La figure ci-dessous montre cette variation pour le cas de l’eau :

En 1862, soit cinq ans avant sa mort, Faraday coupla un électroaimant à un spectroscope. Ceci afin étudier les spectres du sodium, du baryum, du strontium et du lithium. A sa grande déception, il n’observa aucun effet sur les raies d’émission de ces atomes. Ceci, bien qu’il soit capable de générer un très fort champ magnétique. Il abandonna donc ce genre d’expériences. Toutefois, le physicien hollandais Pieter Zeeman allait bientôt reprendre, avec succès cette fois-ci, le flambeau tendu par Faraday.