文档介绍：专业物理实验
法拉第磁旋光效应
一、实验目的.
通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解；
了解光波隔离器的工作原理。
二、实验原理.
1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向专业物理实验
法拉第磁旋光效应
一、实验目的.
通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解；
了解光波隔离器的工作原理。
二、实验原理.
1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向通过受磁场作用的物质，如玻璃、二硫化碳、汽油等时，透射光的偏振面会转过一个角度。这种磁致旋光现象称为法拉第效应。它和发生于糖溶液中的自然旋光效应是不同的。在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面的旋转方向相对于实验室坐标只由磁场B的方向决定，和光的传播方向无关，是不可逆的光学过程。光线往返一周，累积旋光角倍增。而自然旋光效应是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。利用法拉第效应的这一特性，可制造一种不可逆的光学仪器：光波隔离器或单通器。此外，法拉第效应还可用于物质结构和半导体物理方面的研究。
当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度9,与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B及介质厚度d成正比，即
O = VBd （ 1）
式中比例常数/叫做费尔德常数。
几乎所有的物质都存在法拉第效应。不同的物质偏振面旋转的方向可能不同。设想磁场B是由绕在样品上的螺旋线圈产生的****惯上规定：振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋（K>0）；反之，叫做负旋 *0）； F由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特性。
根据自然旋光的菲涅耳唯象描述，对于法拉第效应可作这样的经典解释：一束平行于磁场方向
不同的速度
向前传播，从介质出射后，合成线
偏振光，偏振面相对于入射光转过了一定的角度。
传播的平面偏振光可看作两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加，进入介质后山于磁场的作用使得它们以稍微
图1线偏振光沿磁场方向传播
下面来进行旋转角度的计算：设有一束偏振光沿介质磁场方向穿过介质，如图1所不。入射线
偏振光的场强为
E = Ex
—Eo cos • z — cot
n为空气中的 '“ ，折射率。在进入介质的地方（z = 0）
E = Eo cos co t
进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。右旋偏振光为
Er = - —^osin ]
' 2 〔久 J
Er = —Eocos[^^-z-cot}
x 2 〔义 J
左旋圆偏振光为
El = —
2 〔人 J
E' = — £, o sin [ ^^n/z-cot ]
>2 l 人）
其中nr> ni分别为右旋和左旋圆偏振光在介质中的折射率。从介质射出后（z=d）合成的线偏振光为
Ex = E； +Elx
厂[（2m「） / 2jmi , ）]
= —Eo cos a - cot + cos a - cot
[ I A J J 』
=Eocos
兀(fir + ni) 7 ・d-cot
COS
兀3 _ 〃, ) d
A
Ey = E；
+旦
1」.(2m 7 ) . f 2jmi 7
=—Eo — sinl ——— d.