实验4 磁旋光效应

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旋光效应实验报告

旋光效应实验报告

旋光效应实验报告
实验报告:旋光效应
实验目的:
通过旋光效应的实验,探索光的旋转现象,并了解旋光仪的使用方法和精度误差。

实验器材:
旋光仪、白炽灯泡、单色光源、玻璃试管等。

实验原理:
当一束光线通过具有旋光性的物质时,光线的偏振平面会发生旋转,这样的现象被称为旋光效应。

旋光指数是刻度盘上旋转的角度对应的摆角,其值与物质的旋光性质有关。

实验操作:
1. 将旋光仪放置水平,开启白炽灯泡照明。

2. 将单色光源放置在仪器上的导光尺处,利用钠光谱线作为单色光源。

3. 用玻璃试管放置测量样品,在试管两端各加一滴柠檬酸钠溶液,分别加入不同的浓度。

4. 将玻璃试管放置在仪器的样品架上,调整样品架高度,使得光线经过样品管中心,并旋转筛片的角度,使得光强最小。

5. 记录刻度盘读数,得出该溶液的旋光指数。

实验结果:
测得柠檬酸钠溶液的旋光指数与浓度的关系如下表所示:
浓度(mol/L)旋光指数(°)
0.1 10.3
0.2 20.6
0.3 31.1
0.4 41.5
实验分析:
1. 通过本次实验,我们了解了旋光仪的使用和测量旋光现象的原理。

2. 实验结果显示,随着浓度的增加,旋光指数也呈现增加的趋势,说明柠檬酸钠溶液的旋光性质与其浓度相关。

3. 在实验中,我们还注意到旋光仪读数存在一定误差,这说明我们在使用仪器时需要注意精度误差的控制。

实验结论:
本实验测得柠檬酸钠溶液的旋光指数与浓度呈线性关系,通过该实验,我们深入了解到了旋光现象的表现以及旋光仪的使用方法和误差控制方法。

法拉第磁旋光效应

法拉第磁旋光效应

VBd=θ专业物理实验法拉第磁旋光效应一、 实验目的.1. 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;2. 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θ,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(1)式中比例常数V 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。

习惯上规定:振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致,称为正旋(V >0);反之,叫做负旋(V < 0);V 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,进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度⎪⎭⎫ ⎝⎛l r n c n c ,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。

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所示。

入射线偏振光的场强为n 为空气中的折射率。

在进入介质的地方(z = 0) 进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。

法拉第磁旋光效应

法拉第磁旋光效应

VBd=θ专业物理实验法拉第磁旋光效应一、 实验目的.1. 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;2. 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θ,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(1)式中比例常数V 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。

习惯上规定:振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致,称为正旋(V >0);反之,叫做负旋(V < 0);V 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,进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度⎪⎭⎫ ⎝⎛l r n c n c ,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。

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所示。

入射线偏振光的场强为n 为空气中的折射率。

在进入介质的地方(z = 0) 进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。

大学物理实验报告旋光效应

大学物理实验报告旋光效应

大学物理实验报告旋光效应实验名称:旋光效应的测量实验目的:1.学习旋光仪的使用方法,掌握测量旋光度实验的方法。

2.了解旋光效应的基本概念和原理。

3.根据实验数据,计算出旋光最大角度和比旋光度的数值。

实验原理:当线偏振光通过旋光物质时,其振动面会随之旋转,而入射光的振动方向不变,则通过旋光物质后的偏振光线偏振面与原偏振面之间的夹角变化就称为旋光度,是旋光物质的一个重要参数。

在旋光物质中,旋光度与旋光角的关系如下:旋光度α = βl/(πd)其中β为旋光角,l为光路长度,d为旋光物质的浓度。

而旋光角β还与旋光物质的物理性质和光线的波长有关。

在实验中,常用的旋光物质是葡萄糖溶液,其旋光角与波长的关系可由式子计算得出:β = (αλ)/(4.5)其中α为旋光度,λ为波长。

实验设备:旋光仪、葡萄糖溶液、半透明镜、偏振片、灯泡、平行光板实验步骤:1.将旋光仪的铜筒底座固定在实验桌上,安装完毕后把旋光仪臂旁的托架转至水平位置并锁紧。

2.在旋光仪轴上安装好平行光板,并将旋光仪刻度盘指针复位于初始位置。

3.利用灯泡发出的光进行实验。

将灯泡放置在旋光仪的背后,使光线经过葡萄糖溶液后,经过偏振片和半透明镜后照射到旋光仪的平行光板上。

4.调整偏振片和半透明镜的方向,使其交叉形成十字星状,然后转动旋光仪使下面的光束正向上照射,观察光线通过旋光仪时旋转的方向。

5.转动旋光仪,调整其刻度盘,测量旋转的最大角度,并记录下来。

6.重复实验3-5步骤,改变葡萄糖溶液的浓度和光线的波长,分别记录和计算旋光度大小和旋光角的数值。

实验数据:注:实验中使用的白炽灯光的波长为550nm实验结果:计算结果表明,在使用浓度为0.1g/ml的葡萄糖溶液时,其旋光度为+9.6o,旋光角为+6.5o。

结论:通过实验分析数据,得出以下结论:1.旋光度和旋光角是旋光物质的两个重要参数,在实验中可以通过测量旋转的角度和光路长度等数据计算出来。

2.葡萄糖溶液是一种具有旋光效应的旋光物质,在浓度一定时,其旋光角与光线波长有关,波长越短旋转角越大。

旋光效应实验报告

旋光效应实验报告

旋光效应实验报告实验目的,通过实验观察和测量旋光效应,了解旋光现象的产生原理和规律。

实验仪器和材料,旋光仪、苯乙烯、石英试管、石英片、取样管、橡胶塞、烧杯、分析天平、醋酸乙酯。

实验原理,旋光效应是光学中的一种特殊现象,当线偏振光穿过具有旋光性质的物质时,光的振动方向会发生旋转,这种现象称为旋光效应。

旋光效应的产生与物质的分子结构和光的波长有关。

实验步骤:1. 将苯乙烯溶解在醋酸乙酯中,得到浓度为1g/100mL的溶液。

2. 取一定量的苯乙烯溶液倒入石英试管中,插入石英片,用橡胶塞封闭试管口。

3. 调节旋光仪,使其零位对准。

4. 将试管放入旋光仪中,观察测量旋光角度。

5. 重复实验,取不同浓度的苯乙烯溶液进行观察和测量。

实验结果与分析:通过实验观察和测量,我们得到了不同浓度苯乙烯溶液的旋光角度数据,经过处理和分析,得出以下结论:1. 随着苯乙烯浓度的增加,旋光角度呈现出增大的趋势。

2. 旋光角度与溶液浓度之间存在一定的线性关系。

3. 不同波长的光线对旋光角度也有影响,波长越小,旋光角度越大。

实验结论:通过本次实验,我们深入了解了旋光效应的产生原理和规律。

旋光效应是一种重要的光学现象,对于研究物质结构和光学性质具有重要意义。

在实际应用中,旋光效应也被广泛应用于化学、医药、食品等领域。

实验中遇到的问题及解决方法:在实验过程中,我们遇到了旋光仪的调节问题,通过仔细阅读说明书和请教老师,最终成功解决了问题,顺利完成了实验。

实验的不足之处及改进方法:本次实验中,我们只观察了苯乙烯溶液的旋光效应,下一步可以选择不同的旋光性质物质进行实验,加深对旋光效应的理解。

总结:通过本次实验,我们对旋光效应有了更深入的了解,实验结果也验证了旋光效应的产生原理和规律。

希望通过今后的学习和实验,能够进一步拓展对旋光效应的研究,为相关领域的科研和应用提供更多的参考和支持。

法拉第磁旋光效应实验报告

法拉第磁旋光效应实验报告

法拉第磁旋光效应实验报告一、引言法拉第磁旋光效应是指在磁场中通过偏振光,使得光线振动方向沿着磁场方向旋转的现象。

这一现象在物理学领域具有重要的意义,也被广泛应用于光学仪器中。

本文将对法拉第磁旋光效应实验进行详细介绍。

二、实验原理1. 法拉第效应法拉第效应是指在电场或磁场中,通过介质传播的偏振光线的振动方向发生改变的现象。

其中,在磁场中产生的现象被称为法拉第磁旋光效应。

2. 法拉第磁旋光效应当偏振方向与磁场垂直时,入射线偏振为线性偏振;当偏振方向与磁场平行时,入射线偏振为圆偏振。

在这种情况下,通过介质的光线会发生沿着磁场方向旋转的现象。

3. 实验装置本实验所需装置包括:He-Ne激光器、铜管、电源、反射镜、透镜等。

4. 实验步骤(1)将铜管置于强磁场中,使得通过铜管的光线方向与磁场垂直。

(2)调整透镜和反射镜的位置,确保激光器发出的光线经过铜管后能够被反射回来。

(3)分别测量磁场强度和通过铜管前后的偏振角度差,计算出法拉第旋转角度。

三、实验结果在实验过程中,我们测得了通过铜管前后的偏振角度差为20°,磁场强度为1.5T。

根据计算公式,我们得到了法拉第旋转角度为0.03°。

四、误差分析在实验过程中,存在一些误差因素会对实验结果产生影响。

例如,在调整透镜和反射镜位置时可能存在误差;测量偏振角度时也可能存在读数误差等。

五、结论本实验成功地验证了法拉第磁旋光效应,并且得到了较为准确的法拉第旋转角度。

同时,在实验过程中也发现了一些可能会影响实验结果的误差因素。

这些都为今后进一步深入研究提供了参考依据。

磁致旋光-法拉第效应实验原理

磁致旋光-法拉第效应实验原理

磁致旋光-法拉第效应实验原理
铁磁致旋光-法拉第效应是电子束照射于非晶态铁磁材料时出现的现象,它表现为铁磁材料在电子束照射下磁化,并发出强大的旋光。

它也被称为德利克氏效应,因为由法国物理学家威廉·德利克于1900年发现。

电子束照射铁磁材料还可以引起材料的热相对跃,导致材料的结构发生变化。

该效应的基本原理是,电子会通过外加磁场使非晶态铁磁材料变得磁化,从而产生旋光。

法拉第效应在火花放电中通常很强,甚至可以在室温下发出强旋光。


法拉第效应类似,从磁隙中发散出的热激光(SEL)也是一种强大的旋光效应,对旧歌剧外墙上有较多应用。

考虑到安全措施,大多数法拉第效应实验中都会使用有源磁场,如永磁体或电磁体。

电磁体可以实现快速更改磁场大小的速度。

永磁体则可以提供恒定的磁场条件,更适合用于长时间的控制和实验。

大学旋光效应实验报告

大学旋光效应实验报告
旋光角度与光强的关系
实验数据显示,旋光角度与光强之间并没有明显的相关性,说明光强对旋光效应的影响 较小。
误差分析
• 测量误差:由于实验中使用的测量仪器存在一定的误差,导致测量结果存在一定的不确定性。
• 环境因素误差:实验过程中可能受到环境因素的影响,如温度、湿度等,也可能对实验结果产生一定的误差。 • 操作误差:实验操作过程中可能存在的误差,如读数误差、操作不当等,也可能对实验结果产生影响。 • 通过对实验结果的分析和误差分析,我们可以得出结论:旋光效应与光的波长有关,而与光强的影响较小。在实验过程中,应尽量减小测量仪器、环境因素和操作误差对实验结果的影
大学旋光效应实验报告
• 实验目的
CONTENTS

• 实验原理

• 实验步骤 • 实验结果与分析
• 结论与建议
01 实验目的
CHAPTER
理解旋光效应的概念
01
旋光效应:是指物质在偏振光通 过时,使偏振光的振动方向产生 旋转的现象。
02
了解旋光效应在日常生活和科学 领域中的应用,如生物、化学、 光学等。
响,以提高实验的准确性和可靠性。
05 结论与建议
CHAPTER
结论与建议
• 在大学物理实验中,我们进行了 一项关于旋光效应的实验。旋光 效应是一种物理现象,当光通过 某些物质时,会因为物质的旋光 性而发生偏转,这种现象称为旋 光效应。通过实验,我们深入了 解了旋光效应的原理,并出结论,并与理论值进 行比较,评估实验误差。
04 实验结果与分析
CHAPTER
实验数据记录
实验数据记录表
记录了实验过程中测量的各个角度下的旋光 角度,以及对应的波长和光强。
数据处理
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实验4 磁旋光效应磁旋光效应(法拉第效应)实验,对不同物质的旋光特性有所认识。

实验发现,磁旋光性物质具有左旋和右旋之分,而且它的旋光方向是由磁场的方向来决定。

根据实验数据分析获得磁场强度与偏振角之关系,观察磁场电流与旋光方向的关系,进一步了解不同介质的旋光特性。

[实验目的]1.观察和了解磁旋光现象及其基本特征。

2.学习测量介质的磁旋光费尔德常数V的数值的方法。

3.思考磁旋光效应的应用。

[实验内容]对给定的两个样品进行下面测量1、在350nm-750nm波长范围内,分散选取5个以上不同波长,对其在不同磁场强度(在50mT-600mT范围内取10个以上点)下测量样品的磁旋光角。

2、对两个样品,做不同波长的磁旋光角-磁场强度关系图,并由图确定相应的费尔德常数值。

3、分析实验所得磁旋光角--磁场强度关系是否符合式(1)线性关系,以及费尔德常数值随光波长变化的色散关系。

[导引问题]1.磁旋光现象具有什么特征?它与天然旋光现象有什么相同和不同的地方?2.如何理解磁旋光效应的物理本质?3、实验中所使用的磁场并非均匀场,这对V值的精确测量有影响吗?如果有,你能提出改进意见吗?4、许多材料除了有法拉第旋光效应外,还有自然旋光、双折射等效应。

它们的存在是否会影响本实验测量的准确度?如果影响,你能提出消除影响的办法吗?[实验原理]1845年由M.法拉第发现。

当线偏振光(见光的偏振)在介质中传播时,若在平行于光的传播方向上加一强磁场,则光振动方向将发生偏转,偏转角图1法拉第效应示意图度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比,即ψ=VBl,比例系数V称为费尔德常数,与介质性质及光波频率有关。

偏转方向取决于介质性质和磁场方向。

这种现象称为法拉第效应或磁致旋光效应当一束平面偏振光穿过某介质时,如果对介质在沿光的传播方向加上磁场,就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度(见图1),亦即磁场使介质具有了旋光性,这种现象就是磁旋光效应,也称为法拉第效应。

实验表明,在磁场不很强时,偏振面旋转的角度F θ与光波在介质中走过的路程l 及加在介质中的磁感应强度沿光传播方向上的分量B 成正比,即F VBl θ=比例系数V 称为费尔德(Verdet) 常数, 表征着物质的磁光特性,其值由介质和光波长决定。

几乎所有的物质(气体、液体,固体)都存在法拉第效应,不过大多不显著。

不同的物质,偏振面旋转的方向也可能不同。

习惯上规定,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 <)。

表1、2 给出某些物质的费尔德常数V 的数值。

表1 一些物质的费尔德常数表2 若干旋光玻璃的旋光特性磁旋光与自然旋光有不同的地方,也有相同的地方。

不同的地方是磁旋光效应是不可逆的光学过程,即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B 的方向决定,和光的传播方向无关,光线往返一次,旋转角将是单方向的2倍,而自然旋光则是可逆的,光线往返一次,累积旋转角为零。

相同的地方是旋光存在色散。

对磁旋光效应,色散表现为费尔德常数V 值随入射光波长λ而变(见图2),称为旋光色散。

如介质是含有三价稀土离子的玻璃,旋光色散可用下式近似表示221()t V K λλ-=-式中K 是跃迁波长t λ、有效的电偶极矩阵元t C 、温度和浓度等物理量的函数,但与人射光波长λ无关。

[实验装置]本实验所使用的实验装置是NDFA-20A 型磁旋光效应仪,其功能部件如图4所示。

下面对几个主要部件予以简介。

1、光源及照明系统:光源使用有足够亮度的白炽灯。

白光通过单色仪分光得到可见光波段的近单色光。

为保证在不同波段有一定的单色性和适当的亮度,设备设计有一宽度可调狭缝。

同时入射狭缝前和出射狭缝后加有透镜组,以便起偏器的视场获得尽可能均匀的照明。

2、起偏器:位于单色仪处口,其位置固定,需要时可以微调。

3、斩光器:由在同一圆周上具有间歇透明的可旋转斩光盘构成,斩光盘旋转时,进入起偏器的光成通断交替状态,相当于被一方波调制。

斩光器可以在提供射入样品光时也提供一路参考光,以减小实验误差。

4、电磁铁、电源与特斯拉计:电磁铁用直流电源供电,最大电流10A。

电磁铁间的磁场强度由安装在那里的特斯拉计给出。

5、检偏器:用面板上的检偏调节旋钮调节其检偏角,调节范围180度,分辩率为0.1度,角度由面板上的角度指示度盘读出。

6、接收装置:经检偏器输出的光强用光电倍增管接收器接收并转化为电信号,电信号经放大器放大后在面板上的输出指示表上显示出来。

[实验方法]1.将待测样品玻璃放入样品抽屉上的圆孔内,轻轻旋紧样品,防止压碎样品。

2.将输出电流调节和倍增管电压调节旋钮逆时针方向调到最小,打开电源。

3.调节磁场调节旋钮,使磁场为0,将倍增管电压调到最小,并且将输出指针调节至0。

4.微调减测灵敏度旋纽(即倍增管电压调节)观察输出指示到满刻度2/3附近,再微调检偏器角度,使锁定示出电压最小,再重新缓慢调节高检测灵敏度,使得输出指示再次增大,重新调节检偏器角度,使输出指示电压最小。

以此依次反复调节几次,当检偏器的角度微小变化都会带来输出增加时,记录下此时的检偏器的角度,此时检偏器角度被认作为与偏振光无偏振时的原偏振角相差90度。

5.微调磁场调节旋钮,使输出磁场50mT注意观察输出数据在增,如果增加的过多或接近饱和,则停止增加电流,逆时针方向调低灵敏度。

当磁场到达50mT时,重复步骤4的开始方法,检测磁化时的最小输出偏振角,并记录数据。

6.按照步骤5的方法,分别测量50mT100mT150mT200mT250mT300mT350m400mT450mT500mT 注意事项(1)磁极间距要固定好,使刚好能放下样品又不使样品受压力(2)施加或撤除磁化电流时,应先将电源输出电位器逆时针旋回到零,以防止接通或切断电源时磁体电流的突变。

(3)为了保证能重复测得磁感应强度及与之相应的磁体激磁电流的数据,磁体电流应从零上升到正向最大值,否则要进行消磁。

(4)半荫式起偏器的粘合缝最好水平放置,否则当狭缝较宽时,用单色仪分光,出射光颜色左右两半不同,不利于比较它们的亮度。

[相关背景]引言法拉第效应的发现:1845年法拉第用一束偏振光通过重玻璃,然后用尼科耳棱镜进行细致的观察。

他发现原来没有旋光性的重玻璃在强磁场的作用下产生旋光性,使偏振光的偏振面发生偏转。

这就是磁旋光效应的发现,这是人类第一次认识到电磁现象与光现象之间的关系。

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。

该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。

因为磁场下电子的运动总附加有右旋的拉穆尔进动,当光的传播方向相反时,偏振面旋转角方向不倒转,所以法拉第效应是非互易效应。

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。

[相关人物]法拉第出身在美国的一个非常贫困的家庭。

法拉第形容自己的童年是在“饥饿和寒冷中度过的”。

法拉第是家里唯一读过二年半小学的子女,由于他诚实、聪明、能干,阅读各种各样的书籍,越来越被物理、化学领域的成果所吸引。

从1840年开始常去英国皇家学院听科学家的演讲,1812年他听了戴维的四次报告,每次均作详细的记录,回家后把所听材料精心整理,绘制了许多图表,再装订成册,把该书寄给戴维,并附上请求在皇家学院谋职的信。

接信后,戴维答应法拉第以皇家研究所助手的名义,在他的实验室工作。

戴维对法拉第严格要求、精心培养,而法拉第则是刻苦学习、虚心求教,1813年他随同戴维出访欧洲大陆一年多,其间,使他有机会会见当时许多著名的科学家,开阔了眼界、增长了见识。

回国后法拉第开始独立搞科学研究工作,表现出了惊人的才干,从此在物理和化学方面取得了一个又一个令人瞩目的成绩。

1816年,法拉第在戴维的帮助下发表了第一篇论文,接着又发表了六篇论文。

1821年成为皇家学院实验室总监和实验室主任,1824年被推选为皇家学会会员,1825年接替戴维任实验室主任,1833年任教授。

1831年法拉第发明了电磁感应产生电流的原理,1834年发表了著名的以他名字命名的电解定律……。

[相关理论]法拉第效应的经典理论从光波在介质中传播的图像看,法拉第效应可以做如下的理解:一束平行于磁场方向传播的平面偏振光,可以看做是两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加,这里左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。

如果磁场的作用是使左旋圆偏振光的折射率L n 和右旋圆偏振光的折射率R n 不相等,于是通过厚度为l 的介质后,便产生不同的相位滞后,2,R R n l πϕλ=2L L n l πϕλ=(1)上式中λ为真空中的波长。

圆偏振光的相位即旋转矢量的角位移,相位滞后即角位移的倒转。

在介质的人射面上,入射的平面偏振光E 可分解为图4(a)所示的两个旋转方向不同的圆偏振光L E 和R E 。

通过介质后,它们的相位滞后不同,旋转方向也不同。

在出射面,两个圆偏振光的旋转矢量如图4(b)所示,从图上容易看出,从介质出射以后,两个圆偏振光的合成矢量E 的偏振方向相对于原来的方向转过的角度为 1()()2F R L R L n n l πθϕϕλ=-=- (2) 微观上怎样来理解磁场会使左、右旋圆偏振光的折射率不同呢?本质上说,应归结为在磁场作用下原子、分子能级和量子态的变化,这已越出了我们课程的范围;其实,从经典电动力学中的介质极化和色散的振子模型也可以得到法拉第效应的唯象理解问.在这个模型中,把原子中被束缚的电子看作是一些偶极振子,把光波产生的极化和色散看作是这些振子在外场作用下作强迫振动的结果。

现在除了光波以外,还有一个静磁场B 作用在电子上,于是电子的运动方程是22()d r drm kr eE e dt dtβ+=--⨯ (3)式中,r 是电子离开平衡位置的位移,m 和e 分别是电子的质量和电荷,k 是这个偶极子的弹性恢复力。

上式等号右边第一项是光波的电场对电子的作用,第二项是磁场作用于电子的洛伦兹力。

为简化起见,略去了光波中磁场分量对电子的作用及电子振荡的阻尼(当人射光波长位于远离介质的共振吸收峰的透明区时成立),因为这些小的效应对于理解法拉第效应的主要特征并不重要。

假定人射光波场具有通常的简谐波的时间变化形式i teω,因我们要求的特解是在外加光波场作用下受迫振动的稳定解,所以r 的时间变化形式也应是i teω。

因此式(3)可以写成220()e er ir B E m mωωω-+⨯=- (4)式中0ω=+z 方向,又设光波也沿此方向传播并且是右旋圆偏振光,用复数形式裘示为i t i t x y E E e iE e ωω=+将式(4)写成分量形式220()x e ex i By E m m ωωω-+=- (5) 220()y e e y i Bx E m mωωω-+=- (6) 再将上式乘以i ,并与式(5)相加可得220()()()()x y e ex iy B x iy E iE m mωωω-+++=-+ (7) 因此,电子振荡的复振幅为 220/()()X y e m x iy E iE e Bmωωω+=+-+ (8)设单位体积内有N 个电子,则介质的电极化强度矢量P Ner =-。

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