法拉第效应实验报告及数据
法拉第效应实验报告及数据 2011年04月20日
法拉第效应
教 学 目 的 1(了解法拉第效应原理
2(学会测量法拉第效应旋光角。
重 难 点 1(法拉第效应原理的理解;
2(法拉第测试仪器的正确使用。
教 学 方 法 讲授、讨论、实验演示相结合。
学 时 3个学时
一、前言
法拉第效应是一种磁光效应。在现代光学技术特别是激光技术中，法拉第效应获得了非常重要的应用，例如，作光调制器件、光开关，进行光信息处理等。
二、实验仪器
WFC法拉第效应测试仪，待测样品。
法拉第效应实验装置示意图如图1所示。由光源(12V，100W的白炽灯)产生的复合白光通过小型单色仪后可以获得波长在360,800nm的单色光，经过起偏镜成为单色线偏振光，然后穿过电磁铁。电磁铁采用直流供电，中间磁路有通光孔，保证人射光与磁场B方向一致，两磁极间隙为11mm。磁感强度与励磁电流的关系曲线如图2所示(1特斯拉(T)=104。高斯(G))，根据励磁电流的
大小可以从图中查得对应的磁场值。入射光穿过样品后从电磁铁的另一极穿出人射到检偏器上，透过检偏器的光进入光电倍增管，由数显表显示光电流的大小，即出射光强的大小。根据出射光强最大(或最小)时检偏器的位置读数即可得出旋光角。检偏器的角度位置读数也由数显表读出，其最大读数为99059’，分辨率为1’。
图1 法拉第效应测试仪结构示意图
WDX型小型单色仪是由色散棱镜将复合光分解后通过限制谱线的宽度
处可获得不同波长的单色光束。光来获得单色光束的。通过旋转棱镜，在狭缝
束波长与鼓轮读数对照表见表1。
样品介质为重火石玻璃(ZF6)，制成顶角为600的三棱镜形状。
三、实验目的
1(了解法拉第效应原理
2(学会测量法拉第效应旋光角。
四、实验原理
当一束平面偏振光穿过一些原来不具有旋光性的介质，且给介质沿光的传播方向加一磁场，就会观察到光经过该介质后偏振面旋转了一个角度，也就是说磁场使介质具有了旋光性。这种现象就是磁光效应，亦称法拉第效应。
实验表明:在法拉第效应中，光矢量旋转的角度θ与光在介质中通过的距离L及磁感应强度B成正比，即
θ,VBL (1)
式中V是表征物质磁光特性的系数(取决于样品介质的材料特性和工作波长)，称为费尔德(Veraet)常数。
本实验装置可以方便直观地演示以上所述的规律。另外，法拉第效应与自然旋光不同。在法拉第效应中对于给定的物质，光矢量的旋转方向只由磁
场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。
五、实验内容
1(实验准备(已由实验室完成)
将白炽灯电源线捅人电源变压器后，接通电源，开启单色仪入射。 狭缝
将光源、单色仪与电磁铁配合衔接起来(即把偏振片座套插入电磁铁之圆凹槽里)，从电磁铁另一磁极圆孔中，用30×读数显微镜观察，调整单色仪与电磁铁的配合，使光束位于圆孔中心(然后将光电接收部分的连接罩插人到电磁铁的圆凹槽中。将玻璃样品用弹性固定圈固定在电磁铁磁极中间。
2(仪器调节
(1)接通电源，预热5min，使单色仪输出某一波长的单色光。
(2)将检偏器手柄上的红点与连接座的标记及电磁铁一端的标记(均为红色)三点调成一直线。
(3)将检偏镜测角手轮顺时针旋到头后，再逆时针旋转两周，按一下角度数显表的清零按钮，使角度显示值为零。调节调零电位器，使数显表读
书
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最小。
(4)灵敏度的调节:在上述状态下，略微转动起偏器，使数显表读书有一微小变化(末位增加5,10)，此时调节调零电位器，使数显值最小。
3(测量法拉第效应旋光角
(1)将励磁电流由零增加到预定值，观察数显表示值的变化。
(2)调节检偏器手轮，使数显表的示值逐渐变化到零。记下角度表的读数口。
(3)将励磁电流分别调到要预定的数值，重复过程(2)。
注意:励磁电流应由小到大的单一方向变化，测试过程中不可逆向变化电流的大小。磁感应强度B与励磁电流I的关系如图所示
六、注意事项
1(认清单色仪狭缝开启方向，切勿使其关闭过零。
2(数显表溢出时，可关小单色仪人射或调整放大倍率。 狭缝
3(数显表未与整机相连时，切勿接通电源，以免烧坏仪器。
七、数据处理
样品名称:重火石玻璃 D,10.1mm (nm) (度)
B(GS) 422.5 (紫) 534.5 (绿) 587 (黄) 701 (红) 2000 3000 4000 5000 6000 执笔人:Hemingway
浙公网安备 33021202002483