近代物理法拉第效應

近代物理法拉第效應第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四一、實驗目的3、確定費爾德常數（Verdet）常數。2、掌握旋光角的測量方法，學會使用有關儀器。1、了解法拉第效應。第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

1845年，法拉第發(fā)現當一束線偏振光穿過介質時，如果在介質中，沿光的傳播方向加上一個磁場，就會觀察到光經過樣品后偏振面轉過一個角度，即磁場使介質具有了旋光性，這種現象就稱為法拉第效應，也叫磁致旋光效應。二、實驗原理1、法拉第效應P1P2EE磁場第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四

偏振光通過某些物質后，其振動面將以光的傳播方向為軸線轉過一定的角度。2、天然旋光現象（1）、天然旋光物質：能產生旋光現象的物質（如石英晶體、糖溶液、酒石酸溶液等）。旋光晶體單色光第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四正向通過：反向通過：如果線偏振光往返一次通過天然物質，振動面方向不變線偏振光通過天然旋光物質時，旋光方向決定于光的傳播方向。（2）、天然旋光物質的旋光特點第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四正向通過：反向通過：如果線偏振光往返一次通過磁光物質，振動面旋轉過2法拉第效應的旋光方向決定于外加磁場方向，與光的傳播方向無關，即法拉第效應具有不可逆性。3、法拉第效應的旋光特點第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四設為偏振光通過位于磁場中的物質后振動面所轉過的角度。根據量子理論，法拉第效應中偏振面轉過的角度與沿介質厚度方向所加磁場的磁感應強度B及介質厚度l成正比：式中比例常數V叫做費爾德常數，費爾德常數表征著物質的磁光特性，是物質的一種固有屬性。4、費爾德常數第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四物質

()水589.3

二硫化碳589.3

輕火石玻璃589.3

重火石玻璃830.0

冕玻璃632.8石英632.8

磷素589.3幾種材料的費爾德常數（單位:弧分/特斯拉·厘米）第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四1、在激光技術中的光波隔離器或單通器。2、在激光通訊中的磁光調制器。4、在電工技術測量中，用來測量電路中的電流和磁場。三、法拉第效應的應用3、在半導體物理中的測量有效質量、遷移率。第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四四、實驗儀器激光器起偏器檢偏器探測器電磁鐵旋光玻璃第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四２）拿掉檢偏器，旋轉起偏器使探測器輸出數值最大，調節(jié)起偏器使其透光軸方向與部分偏振光較大電矢量方向一致。３）放入檢偏器，并調節(jié)樣品架前端的旋鈕，升起實驗樣品，并移動樣品架，使直徑較小的旋光玻璃樣品處于磁場中間，并且激光完全通過樣品，調節(jié)檢偏器的中心轉盤，使得探測器輸出最小。１）調節(jié)激光器固定架上的兩維調節(jié)旋鈕，使激光斑完全通過電磁鐵的中心孔，調節(jié)探測器前端的光闌，使通過電磁鐵的激光能夠完全被探測器接收。五、實驗步驟４）打開勵磁電源，逐漸增加勵磁電流，再次調節(jié)檢偏器的中心轉盤，使得探測器輸出最小。測量并計算出檢偏器轉過的角度，用游標卡尺測量樣品厚度，用特斯拉計測量相應勵磁電流對應的磁感應強度的大小，最后計算樣品的費爾德常數。第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四勵磁電流（A）磁感應強度

(mT)消光位置（mm）轉動角度（min）增加磁場

(mT)

（min/mT）費爾德常數=0.500cm六、數據表格測微頭每移動一格，即0.01mm，偏振片轉動1.9分。測微頭的移動范圍0-10mm。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期四七、誤差分析弧分/毫特斯拉·厘米第13頁，共14頁，2