磁致旋光一法拉第效应 [实验目的 1.了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机理。 2.掌握偏振面旋转角度的测量方法。 3.掌握法拉第效应中偏振面的旋转方向同光束传播方向和磁场方向之间的 关系 [实验仪器] 磁致旋光一法拉第效应实验仪 [实验原理] 1845年，Michael.faraday发现，将一块玻璃放入强磁场中，如图1所示，它 将使穿过玻璃的线偏振光的偏振面发生旋转，如将其旋转的角度用0表示，B为 磁感应强度，L为材料长度。则 =VBL 比例系数V常为Verdet常数，由材料本身和光波长决定。 注入光 ·注入光平面 ·旋转角，· 传输光 磁场H之门 、 、 图1法拉第效应示意图 用经典理论对法拉地效应可作如下的解释：一束线偏振光可以分解成两个同 频率等副度的左旋偏振光和右旋偏振光，这两束光在法拉第材料中的折射率不同， 因此传播速度也不同.当它们穿过材料重新合成时，其偏振面就发生了变化，这个 变化正化于B和L. 法拉第效应产生的旋光现象与其它旋光现象有所不同，如常见的1/2波长和 石英旋光片，它们的旋光方向与光传播的方向有关，如将一个线偏振光从材料左 侧射到右侧再发射回来，则在二次传播中偏振面的旋转方向相反，互相抵消，总的 情况是偏振面并没有旋转。而法拉第效应产生的旋光，其旋转方向只与磁场方向 有关，而同光传播的方向无关。在上面的列举中，如果旋光是由法拉第效应引起 的，总的情况是旋转角增大1倍，而不是互相抵消。这是法拉第效应的一个重要特
磁致旋光—法拉第效应 [实验目的] 1. 了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机理。 2. 掌握偏振面旋转角度的测量方法。 3. 掌握法拉第效应中偏振面的旋转方向同光束传播方向和磁场方向之间的 关系。 [实验仪器] 磁致旋光－法拉第效应实验仪 [实验原理] 1845 年，Michael.faraday 发现，将一块玻璃放入强磁场中，如图 1 所示，它 将使穿过玻璃的线偏振光的偏振面发生旋转，如将其旋转的角度用θ 表示，B 为 磁感应强度， L 为材料长度。则 θ = VBL 比例系数V 常为 Verdet 常数,由材料本身和光波长决定。 图 1 法拉第效应示意图 用经典理论对法拉地效应可作如下的解释：一束线偏振光可以分解成两个同 频率等副度的左旋偏振光和右旋偏振光,这两束光在法拉第材料中的折射率不同, 因此传播速度也不同.当它们穿过材料重新合成时,其偏振面就发生了变化,这个 变化正化于B和L. 法拉第效应产生的旋光现象与其它旋光现象有所不同,如常见的 1/2 波长和 石英旋光片,它们的旋光方向与光传播的方向有关,如将一个线偏振光从材料左 侧射到右侧再发射回来,则在二次传播中偏振面的旋转方向相反，互相抵消,总的 情况是偏振面并没有旋转。而法拉第效应产生的旋光,其旋转方向只与磁场方向 有关，而同光传播的方向无关。在上面的列举中,如果旋光是由法拉第效应引起 的,总的情况是旋转角增大 1 倍,而不是互相抵消。这是法拉第效应的一个重要特 1
点，有着重要的应用价值。 主机箱面板功能 主机箱“LD-1法拉第驱动电源”主要功能为磁致旋光材料工作电流的调节等。各面板 元器件作用与功能如下： 一表头 「LD1法拉第效应驱动电源 -电流 。 @ 输出 电源开关 图2主机面板示意图 1、表头：3位半数字表头，用于指示磁致旋光材料工作电流的大小，该工作 电流大小可通过粗调/细调旋钮调节。 2、粗调/细调旋纽：粗调范围0一3A,细调可精确到1%。 3、电源开关：主机的电源开关(220VAC)。 4、输出插座：左边插座通过红色导线与法拉第线圈相连：右边插座通过黑色 导线与法拉第线圈相连。 [实验内容及步骤剩 1)将设备按下图摆放。 一半导体激光器 拉偏器 磁场线围 检偏器 功率计探头 导滑 导轨 图3器件放置示意图
点,有着重要的应用价值. 主机箱面板功能 主机箱“FLD-1法拉第驱动电源”主要功能为磁致旋光材料工作电流的调节等。各面板 元器件作用与功能如下： 图 2 主机面板示意图 1、表头 ：3位半数字表头，用于指示磁致旋光材料工作电流的大小，该工作 电流大小可通过粗调/细调旋钮调节。 2、 粗调/细调旋钮：粗调范围0—3A，细调可精确到1%。 3、 电源开关：主机的电源开关（220VAC）。 4、输出插座：左边插座通过红色导线与法拉第线圈相连；右边插座通过黑色 导线与法拉第线圈相连。 [实验内容及步骤] 1) 将设备按下图摆放。 图 3 器件放置示意图 2
2)接好各个设备之间的连线，打开激光器和功率计电源，调整光路，使光束 可穿过电磁线圈中心的磁致旋光材料。取下检偏器，旋转起偏器，使功 率计示数最大。 3)放置检偏器，旋转检偏器，使功率计指示值最小，这时起偏器和检偏器相互 垂直，处于消光状态，记录此时检偏器角度0。 4)打开线圈驱动电源，将驱动电源电流调到1A,此时功率指示值将发生变 化。重新旋转检偏器，使功率指示值尽可能的小，系统重新进入消光状态， 记下此时检偏器的角度8。 5)将驱动电源电流调到2.5A,此时功率指示值将发生变化。重新旋转检偏 器，使功率指示值尽可能的小，系统重新进入消光状态，记下此时检偏器 的角度日，。数据记录在表1中。 6)根据电流与电磁线圈中磁场的关系和以上实验数据，确定0与B的大致 关系。 7)驱动电流降至0后关闭电源。交换驱动电源的电流输出导线（红黑导线 交错相连)，改变电磁线圈中的电流方向，重新开启电源，改变电流大小， 重复步骤(2(6)。数据记录在表1中。观察旋光方向，掌握其中的规律， 8)驱动电流降至0后关闭电源。交换驱动电源的电流输出导线（恢复导线 红连红，黑连黑)，将激光器放到导轨另一端，使光束从电磁线圈的另 一端穿过磁致旋光材料，重复步骤(2(6)。数据记录在表2中。 数据记录 表1 激光器放置在导轨左端 导线红连红、黑连黑导线红黑交错相连 励磁电流(A) 0 1.02.5 0 1.0 2.5 检偏器角度 0. 0、。 |6. 0、 偏振面旋转角度(02·0。) 判断偏振面旋转方向（沿光束传播方 向观察，逆时针或顺时针擦转) 结论（偏振面旋转方向同磁场方向之 间的关系) 表2 激光器放置在导轨右端 导线红连红、黑连黑
2) 接好各个设备之间的连线，打开激光器和功率计电源,调整光路，使光束 可穿过电磁线圈中心的磁致旋光材料。取下检偏器，旋转起偏器，使功 率计示数最大。 3) 放置检偏器，旋转检偏器,使功率计指示值最小,这时起偏器和检偏器相互 垂直,处于消光状态，记录此时检偏器角度θ 0 4) 打开线圈驱动电源,将驱动电源电流调到 1A，此时功率指示值将发生变 化。重新旋转检偏器,使功率指示值尽可能的小，系统重新进入消光状态， 记下此时检偏器的角度θ1。 5) 将驱动电源电流调到 2.5A，此时功率指示值将发生变化。重新旋转检偏 器,使功率指示值尽可能的小，系统重新进入消光状态，记下此时检偏器 的角度θ 2 。数据记录在表 1 中。 6) 根据电流与电磁线圈中磁场的关系和以上实验数据，确定θ与 B 的大致 关系。 7) 驱动电流降至 0 后关闭电源。交换驱动电源的电流输出导线（红黑导线 交错相连），改变电磁线圈中的电流方向，重新开启电源，改变电流大小， 重复步骤(2)-(6)。数据记录在表 1 中。观察旋光方向，掌握其中的规律。 8）驱动电流降至 0 后关闭电源。交换驱动电源的电流输出导线（恢复导线 红连红，黑连黑），将激光器放到导轨另一端，使光束从电磁线圈的另 一端穿过磁致旋光材料，重复步骤(2)-(6)。数据记录在表 2 中。 数据记录 表 1 激光器放置在导轨左端 导线红连红、黑连黑 导线红黑交错相连 励磁电流（A） 0 1.0 2.5 0 1.0 2.5 检偏器角度 θ 0 θ1 θ 2 θ 0 θ1 θ 2 偏振面旋转角度 （θ 2 -θ 0 ） 判断偏振面旋转方向（沿光束传播方 向观察，逆时针或顺时针旋转） 结论（偏振面旋转方向同磁场方向之 间的关系） 表 2 激光器放置在导轨右端 导线红连红、黑连黑 3
励磁电流(A) 1.0 2 检偏器角度 偏振面旋转角度（日2-日。） 判撕偏振面旋转方向（沿光束传播方向观察 逆时针或顺时针旋转) 结论（和表1左列数据做比较，判断偏振面旋 转方向同光束传播方向之间的关系)
励磁电流（A） 0 1.0 2.5 检偏器角度 θ 0 θ1 θ 2 偏振面旋转角度 （θ 2 -θ 0 ） 判断偏振面旋转方向（沿光束传播方向观察， 逆时针或顺时针旋转） 结论（和表 1 左列数据做比较，判断偏振面旋 转方向同光束传播方向之间的关系） 4