法拉第效应实验报告
法拉第效应实验报告
法拉第效应一．实验目的1．初步了解法拉第效应的经典理论。
2．初步掌握进行磁光测量的方法。
二．实验原理1．法拉第效应实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度F θ与光波在介质中走过的路程l 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量H B 成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即F H VB l θ=()1比例系数V 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得常数，它与光频和温度有关。
几乎所有的物质都有法拉第效应，但一般都很不显著。
不同物质的振动面旋转的方向可能不同。
一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（0V >）反之叫负旋（0V <）。
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，偏振面相对于实验室坐标的旋转方向，只由B 的方向决定和光的传播方向无关，这个光学过程是不可逆的。
光线往返一周，旋光角将倍增。
而自然旋光则是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
与自然旋光类似，法拉第效应也有色散。
含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可近似表示为：()122t V K λλ-=-()2这里K 是透射光波长t λ，有效的电偶极矩阵元，温度和浓度等物理量的函数，但是与入射波长λ无关。
这种V 值随波长而变的现象称为旋光色散。
2．法拉第效应的经典理论从光波在介质中传播的图像看，法拉第效应可以这样理解:一束平行于磁场方向传播的平面偏振光，可以看作是两柬等幅的左旋和右旋偏振光的叠加，左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。
介质中受原子核束缚的电子在人射光的两旋转电矢量作用下，作稳态的圆周运动。
在与电子轨道平面相垂直的方向上加一个磁场B ，则在电子上将引起径向力M F ，力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。
因此，电子所受的总径向力可以有两个不同的值。
轨道半径也可以有两个不同的值。
结果，对于一个给定的磁场就会有两个电偶极矩，两个电极化率。
法拉第效应实验报告
法拉第效应一．实验目的1．初步了解法拉第效应的经典理论。
2．初步掌握进行磁光测量的方法。
二．实验原理1．法拉第效应实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度F θ与光波在介质中走过的路程l 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量H B 成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即F H VB l θ=()1比例系数V 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得常数，它与光频和温度有关。
几乎所有的物质都有法拉第效应，但一般都很不显著。
不同物质的振动面旋转的方向可能不同。
一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（0V >）反之叫负旋（0V <）。
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，偏振面相对于实验室坐标的旋转方向，只由B 的方向决定和光的传播方向无关，这个光学过程是不可逆的。
光线往返一周，旋光角将倍增。
而自然旋光则是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
与自然旋光类似，法拉第效应也有色散。
含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可近似表示为：()122t V K λλ-=- ()2这里K 是透射光波长t λ，有效的电偶极矩阵元，温度和浓度等物理量的函数，但是与入射波长λ无关。
这种V 值随波长而变的现象称为旋光色散。
2．法拉第效应的经典理论从光波在介质中传播的图像看，法拉第效应可以这样理解:一束平行于磁场方向传播的平面偏振光，可以看作是两柬等幅的左旋和右旋偏振光的叠加，左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。
介质中受原子核束缚的电子在人射光的两旋转电矢量作用下，作稳态的圆周运动。
v1.0 可编辑可修改在与电子轨道平面相垂直的方向上加一个磁场B ，则在电子上将引起径向力M F ，力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。
因此，电子所受的总径向力可以有两个不同的值。
轨道半径也可以有两个不同的值。
结果，对于一个给定的磁场就会有两个电偶极矩，两个电极化率。
法拉第效应实验
法拉第效应
一、实验目的
1、了解法拉第效应原理 、 2、掌握光线偏振面旋转角度的测量方法，研究磁感应 、掌握光线偏振面旋转角度的测量方法，
强度和旋转角度的关系
3、测量不同颜色光的旋光角，研究波长和费尔德常数 、测量不同颜色光的旋光角，
的关系
重点： 重点：法拉第测试仪器的正确使用 难点：法拉第效应原理的理解
磁感应强度B与励磁电流I的关系
四、实验内容
3、数据处理
样品名称：重火石玻璃
λ (nm) φ 度） （
B(GS )
2000 3000 4000 5000 6000 422.5 （紫） 534.5 （绿） 587 （黄）
D＝10.1mm
701 （红）
五、实验注意事项
1．认清单色仪狭缝开启方向，切勿使其 认清单色仪狭缝开启方向， 关闭过零。 关闭过零。 2．数显表溢出时，可关小单色仪人射狭 数显表溢出时， 缝或调整放大倍率。 缝或调整放大倍率。 3．数显表未与整机相连时，切勿接通电 数显表未与整机相连时， 以免烧坏仪器。 源，以免烧坏仪器。
二、实验原理
法拉第效应
当一束平面偏振光穿过一些原来不具有旋光性的介质， 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， 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。 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， 象就是磁光效应，亦称法拉第效应 在法拉第效应中，光矢量旋转的角度θ 在法拉第效应中，光矢量旋转的角度θ与光在介质中通距离 L及磁感应强度B成正比，即 及磁感应强度B成正比， θ＝VBL 式中V是表征物质磁光特性的系数（ 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。 ），称为费尔德（ 特性和工作波长），称为费尔德（Veraet）常数。
法拉第效应实验报版
的折射率和传播速度，通过距离为 l 的介质后，两种偏振光产生的相位移相同，因此透过 介质后平面偏振光的振动面不发生偏转； 当有外加磁场存在时， 由于磁场使得物质的光学性 质发生改变， 左旋和右旋圆偏振光在介质中具有不同的折射率和传播速度， 使得相位移等发 生变化。 经典电动力学中的介质极化和色散的振子模型中加磁场后电子的运动方程可以写成 m
图 3 法拉第旋光角测量装置图 实验步骤： 实验步骤：
1. 自搭电路，用集成霍尔元件测磁场。
2. 测量励磁电流 I 与磁场 B 之间的对应关系。 3. 放置好实验器材，光源，起偏器，样品，检偏器平行共轴。
4. 不加磁场，起偏器偏振方向垂直，调整检偏器使光屏上光强最小。此时两偏振片平 行。 5. 在不同波长、 不同电流强度下旋转检偏器寻找光强最小时旋转件， 记录电流和角度。 6. 计算维尔德常数，讨论它和波长的关系。 7. 交换光源和光屏位置，用同样方法观察偏转角度（起偏器检偏器功能互换） ，验证旋 光非互易性 四、 实验数据处理与实验结果：
F Vd ( ) Bl （1）
上式中，比例系数 Vd 称为费尔德常数，它由材料本身的性质和工作波长决定，表征物质的 磁光特性。 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， 偏振面的旋转方向只由 磁场的方向决定而和光的传播方向无关。法拉第效应是不可逆的光学过程，光线往返一种， 旋光角将倍增，这称为法拉第效应的“旋光非互易性” 。而自然旋光过程是可逆的，旋光方 向和光的传播方向有关。 1、法拉第效应原理 一束平行于磁场方向传播的平面偏振光 E （ E 表示电场强度矢量） ，可以看作两束等幅 的左旋������������ 和右旋������������ 圆偏振光的叠加。在没有外加磁场时，介质对这两种圆偏振光具有相同
法拉第效应实验报告
法拉第效应实验报告法拉第效应【摘要】实验利⽤励磁电流产⽣磁场，⾸先测量磁场和励磁电流之间的关系，利⽤磁场和励磁电流之间的线性关系，⽤电流表征磁场的⼤⼩，⽤消光的⽅法测定ZF6样品的旋光⾓和磁场的关系，⽤倍频法测量MR3样品的旋光⾓和磁场的关系。
最后让偏振光分别两次通过MR3样品和糖⽔，区分⾃然旋光和法拉第旋光，验证法拉第旋光的⾮互易性。
关键词：法拉第旋光、旋光⾓、倍频法、消光法。
引⾔法拉第效应1845年由法拉第发现。
法拉第效应可⽤于混合碳⽔化合物成分分析和分⼦结构研究。
近年来在激光技术中这⼀效应被利⽤来制作光隔离器和红外调制器。
由于法拉第效应的其他性质，他还有其他更多的应⽤。
法拉第效应可⽤来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各⾃的磁致旋光特性；在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识；在激光技术中可⽤来隔离反射光，也可作为调制光波的⼿段。
法拉第旋光在强磁场下具有⾮互易性，这种⾮互易的本质在微波和光的通信中是很重要的。
许多微波、光的隔离器、环⾏器、开关就是⽤旋转⾓⼤的磁性材料制作的。
原理当线偏振光穿过介质时，若在介质中加⼀平⾏于光的传播⽅向的磁场，则光的振动⾯将发⽣旋转，这种磁致旋光现象是1845年由法拉第⾸先发现的，故称为法拉第效应。
振动⾯转过的⾓度称为法拉第效应旋光⾓。
实验发现θ＝VBL （1）其中θ为法拉第效应旋光⾓；L为介质的厚度；B为平⾏与光传播⽅向的磁感强度分量；V称为费尔德(Verdet)常数。
⼀般约定，当光的旋转⽅向与产⽣磁场的电流的⽅向⼀致时，称法拉第旋转是左旋，v>0;反之则叫右旋,v<0。
法拉第效应与⾃然旋光不⼀样，不具备⼀般的光学过程可逆，对于给定的物质，旋转的⽅向只由磁场的⽅向决定，和光的传播⽅向⽆关，这叫做法拉第效应的“旋光⾮互易性”。
1.法拉第效应的原理⼀束平⾏于磁场⽅向传播的平⾯偏振光（表⽰电场强度⽮量），可以看着是两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加，不加外磁场时，他们通过距离为的介质后，由于介质对他们具有相同的折射率和传播速度，所以他们产⽣的相位移相同，不发⽣偏转；当有外磁场时，由于磁场使物质的光学性质改变，这两束光具有不同的折射率和传播速度，产⽣不同的相位移：（2）（3）其中和分别为左旋和右旋圆偏振光的相位；和分别为左旋和右旋圆偏振光在介质中的折射率；为真空中的波长。
法拉第效应测量实验报告
一、实验目的1. 了解和掌握法拉第效应的原理及其在光学和电磁学中的应用。
2. 熟悉法拉第效应实验装置的结构和操作方法。
3. 测量法拉第效应产生的偏振面旋转角度，验证法拉第效应的基本规律。
4. 计算法拉第效应的费尔德常数，了解其与样品材料、磁场强度和光波波长之间的关系。
二、实验原理法拉第效应是指当一束平面偏振光通过含有重金属或稀土离子的光学介质时，在介质中沿光的传播方向加上一个强磁场，偏振面会发生旋转的现象。
这种现象与磁场强度、光波波长和样品材料有关。
法拉第效应的基本原理如下：1. 当光波通过介质时，光波的电场会使介质中的电子发生受迫振动，产生感应电流。
2. 感应电流产生的磁场与外加磁场相互作用，使得光波在介质中的传播速度发生变化。
3. 由于左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的传播速度不同，从而导致偏振面发生旋转。
法拉第效应的旋转角度θ与磁场强度B、光波波长λ、介质厚度d和费尔德常数V的关系为：θ = V B d λ三、实验装置1. 光源系统：包括白炽灯、透镜组、单色仪和斩光器。
2. 磁场系统：包括电磁铁、供电电源和特斯拉计。
3. 样品介质：选择含重金属或稀土离子的光学玻璃，制成圆柱状。
4. 旋光角检测系统：包括检偏测角仪、前置放大器、锁相放大器和光电倍增管。
四、实验步骤1. 连接实验装置，确保各部分连接正确。
2. 打开电源，调整光电倍增管电压至650V，观察输出指示，确保不过载。
3. 记录消光角，即法拉第转角的零点。
4. 逐渐增大磁场强度，分别在0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、750、760、770、780、790、800、810、820、830、840、850、860、870、880、890、900、910、920、930、940、950、960、970、980、990、1000Oe时测量检偏角。
法拉第效应实验
实验法拉第效应实验【实验目的】1. 了解和掌握法拉第效应的原理；2. 了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理；3. 学会测量法拉第效应旋光角、计算费尔德常数、测量并计算电子核质比。
【实验仪器和用具】光源，单色仪，起偏镜，电磁铁，检偏镜，光倍管，数显表，游标卡尺，样品【实验原理】1.法拉第效应1845年法拉第发现磁场会引起磁性介质折射率变化而产生旋光现象，即加在介质上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转，且光波偏振面偏转角（磁致旋光角）与光在介质中通过的长度D及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比。
此即为法拉第效应。
法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的法拉第效应稍明显些，而有些晶体如YIG等的法拉第效应较强。
同时，由于法拉第效应弛豫时间极短，对温度稳定性要求低。
故法拉第效应有许多重用的应用，如光纤通讯中的磁光隔离器、单通器，激光通讯，激光雷达等技术中的光频环行器、调制器等，以及磁场测量的磁强计等。
磁光隔离器可减少光纤中器件表面反射光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛用于激光多级放大技术和高分辨的激光光谱技术，激光选模等技术中。
在磁场测量和电流方面，可测量脉冲强磁场、交变强磁场、等离子体中强磁场、低温超导磁场、几千-几千KV的高压电流等。
此外，利用法拉第效应还可研究物质结构、载流子有效质量、能带等。
不同物质偏振面旋转方向可能不同。
通常规定：振动面的旋转方向和产生磁场的螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋(V＞0)；反之，叫做负旋(V＜0)。
对于给定物质，其固有旋光效应沿顺光线和逆光线方向观察时线偏振光的振动面的旋向完全相反，因此，当光波往返两次穿过固有旋光物质时振动面复位。
而法拉第效应则不然，其旋转方向仅由磁场方向决定，而与光传播方向无关。
若磁场方向不变，光线往返穿过磁致旋光物质时，法拉第转角将加倍。
利用该特性，可令光线在介质中往返数次，从而加强旋转效应。
磁致旋光法拉第效应实验报告
磁致旋光法拉第效应实验报告在做这个磁致旋光法拉第效应实验的时候呀，那可真是一段超级有趣又有点小波折的经历呢。
刚进实验室的时候，就看到那些实验仪器摆在那儿，感觉它们都在等着我去探索呢。
那些仪器看起来就很神秘，心里就特别好奇它们到底是怎么展现磁致旋光法拉第效应的。
我就先去摆弄那些仪器，按照之前老师大概讲过的样子去连接线路啥的。
哎呀，可别小看这连接线路，感觉就像在给一堆小零件做拼图一样，一不小心就可能接错了。
我就这么小心翼翼地弄着，心里还在想这实验要是成功了得多酷啊。
然后开始调整仪器的参数，这时候就有点像在和仪器对话一样，我调整一点，就看看它有啥反应。
有时候调整了半天没反应，心里就特别着急，就像你满心期待地等一个好朋友的回应，结果啥都没有。
不过我可没放弃，又重新检查线路和参数，一点点排查问题。
当我看到光真的因为磁场而发生旋光现象的时候，那种兴奋感简直没法形容。
就像发现了一个超级大宝藏一样。
我当时就在想，这小小的磁场和光之间居然有这么神奇的联系，大自然真的是太神奇啦。
在这个实验里，我还发现了一些特别的地方呢。
比如说，磁场强度不同的时候，光的旋光角度也不一样。
这就像是在玩一个很神秘的游戏，不同的规则会有不同的结果。
我就不停地改变磁场强度，然后记录光的旋光角度，感觉自己就像一个小科学家在探索未知的世界。
这个实验也让我明白了很多东西。
以前在课本上看到这些理论的时候，感觉就像是在看一些干巴巴的文字，但是真正自己做了这个实验之后，就觉得这些理论都活了起来。
就像磁致旋光法拉第效应，以前只是知道有这么个事儿，但是现在我能清楚地看到它是怎么发生的，能感受到这个效应背后的奇妙之处。
而且在做实验的过程中，和同学们的交流也特别有意思。
大家会分享自己遇到的问题，然后一起想办法解决。
这感觉就像一群探险家在共同探索一个神秘的岛屿一样，大家互相帮助，互相学习。
我觉得这个实验不仅仅是让我学会了关于磁致旋光法拉第效应的知识，更重要的是让我体验到了探索科学的乐趣，还有那种遇到困难不放弃，一点点去解决的感觉。