文档介绍：法拉第效应【摘要】本实验研究了磁致旋光现象,测量了ZK2、ZF7、MR3玻璃的旋光角度与磁场大小的关系并判断出了三个样品的法拉第旋转方向;;设计了实验进行了对于自然旋光与法拉第旋光的区分。【关键词】磁致旋光法拉第效应费尔德常数自然旋光引言1845年英国物理学家法拉第(1791-1867)发现原本没有旋光性的铅玻璃在磁场中出现旋光性,之中旋光现象后来被称为法拉第效应。磁光效应是描述在磁场作用下,在具有固有磁矩的介质中传播的光其物理性质发生变化的现象。法拉第效应应用领域极其广泛,可以作为物质结构研究的重要手段。本实验的目的是通过实验理解法拉第效应的本质,掌握旋光角的基本方法,并测量几种不同类型材料的旋光角,学会计算费尔德常数。比较法拉第旋光以及自然旋光的区别。实验原理介质中原子的轨道电子具有磁偶极矩,有;磁场作用下,一个电子的磁矩具有势能,有:(1)为电子轨道角动量沿磁场方向的分量。此时若偏振光通过介质时,光子与轨道电子相互作用,电子由基态激发。发生能级跃迁时电子吸收了光量子角动量;跃迁后电子动能不变,势能增加;对于左旋光子:(2)对于右旋光子:(3)同时光量子失去的能量,又由于介质对光的折射率n为光子能量()的函数。(4)(5)经过一系列的近似得:(6)实验测量用到了倍频法或消光法进行了测量,分别介绍如下:(1)倍频法:起偏器做小角度振动,与不振时相比,偏离量;为为检偏夹角;则在检偏后:(7)(8)可由(8)式可知,第一项为直流信号;第二项为基频信号;第三项为倍频信号。如果令时只剩下倍频信号,记下此时的角度,它与初始角之差即光的偏振旋转角。(2)消光法:用偏振片将出射光强调到最小,记下此时的度数,每次加磁场后都将偏振片度数读出,与初始值相减后为。在理论中:(9)(10)在实验中,我们只需测得与B的关系曲线即可得到费尔德常数。:不放样品,将特斯拉计探头放入电磁铁的磁场中,改变励磁电流I,测其对应的磁感应强度B值;测定ZK2、ZF7、MR3玻璃的旋光角度与磁场大小的关系;区分自然旋光以及法拉第旋光;,通过改变电源电流可以达到改变电磁铁磁场大小的作用,从而探究不同磁场大小下的大小;在检偏器上读数,在示波器上观察倍频或是消光信号。,将检偏器调到消光位置,再按照图2搭建光路,若是自然旋光,检偏器上的消光读数应该不变,而法拉第旋光将使测量所得变成两倍。,我们进行了励磁电流与产生的磁场大小关系的线性标定。标定结果如图3所示:,电磁铁产生的磁感应强度与励磁电流成一定的线性关系。电磁铁为软磁铁,剩磁比较小,从实验拟合结果中可以很好地体现这一点(体现在图中截距b很小)。、消光法测量MR3晶体MR3晶体厚度l=6mm。首先说明判断磁致旋方向,先用特斯拉计找到磁场的两级,面对磁场方向,若磁致旋角为逆时针,为左旋,顺时针,为右旋。由线性拟合图4可以得出,,由式(10)知,;由线性拟合图5可以得出,利用消光