法拉第磁旋光效应
法拉第效应名词解释
法拉第效应名词解释一、法拉第效应名词解释在物理学里，法拉第效应(又叫法拉第旋转，磁致旋光)是一种磁光效应，是在介质内光波与磁场的一种相互作用。
法拉第效应会造成偏振平面的旋转，这旋转与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系。
二、法拉第效应简介磁光效应是光与具有磁矩的物质共同作用的产物。
磁光效应主要有三种，即:法拉第效应、克尔效应、塞曼效应。
在光学电流传感器领域，法拉第磁光效应的应用最为广泛。
光学电流传感器中磁光介质即磁光效应中具有磁矩的物质，是决定光学电流传感器性能的重要器件。
具有磁矩的物质可以分为五大类，而在光学电流传感器领域，顺磁性物质的应用最为广泛。
三、法拉第效应应用法拉第效应可以应用于测量仪器。
例如，法拉第效应被用于测量旋光度、或光波的振幅调变、或磁场的遥感。
在自旋电子学里，法拉第效应被用于研究半导体内部的电子自旋的极化。
法拉第旋转器可以用于光波的调幅，是光隔离器与光循环器的基础组件，在光通讯与其它激光领域必备组件。
具体应用如下:(1) 量糖计(自然旋光)(2) 磁光开关与磁光调制器(点调制与空间调制)(3) 磁光光盘:光信息存储(4) 磁光电流传感器(或互感器):测量大电流(5) 磁光隔离器:在光通信和级联式激光器系统中用以隔离后续系统反馈的光信号(6) 磁光偏频器:零锁区激光陀螺中通过产生偏频来消除激光陀螺的闭锁现象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。
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。
法拉第磁光效应传感器详细介绍
法拉第磁光效应传感器详细介绍法拉第磁光效应传感器，这可是个相当有趣又实用的玩意儿呢！咱先说说这法拉第磁光效应是啥吧。
你看啊，就像有魔法一样，当一束光在介质里传播的时候，如果这个介质周围还有磁场，那这束光的偏振面就会发生旋转。
这就好比一个调皮的小磁针，本来好好地指着一个方向，突然有个神秘的力量把它拧了一下，光的偏振面就是这样被磁场给“拧”了。
这就是法拉第磁光效应的基本情况啦。
那基于这个效应制造出来的传感器呢，那可就更厉害了。
这个传感器就像是一个超级敏锐的小侦探，专门去发现磁场的存在和变化。
它的结构呀，其实也不是特别复杂得让人摸不着头脑。
它有一个光源，这个光源就像是一个灯塔，发出光线照亮前方未知的“磁场世界”。
光线从光源出来后，就进入到磁光材料里。
这个磁光材料呢，就是整个传感器的关键部分啦，就如同人的心脏一样重要。
光在磁光材料里传播的时候，如果周围有磁场，那光的偏振面就会发生旋转，这个旋转角度可是和磁场的大小有关系的哦。
然后呢，还有一个检偏器。
这检偏器就像一个筛子，它只允许特定偏振方向的光通过。
当光的偏振面被磁场旋转后，通过检偏器的光强就会发生变化。
这变化就被后面的探测器给捕捉到啦。
探测器就像是一个细心的记录员，它把光强的变化记录下来，然后根据之前设定好的一些关系，就能知道磁场的大小、方向之类的信息啦。
你可能会问，这东西有啥用呢？用处可大了去了！在电力系统里，就像是一个默默守护的卫士。
我们知道，电力系统里有各种各样的磁场，要是这些磁场不正常了，可能就预示着设备出问题了。
法拉第磁光效应传感器就能很灵敏地检测到磁场的变化，提前告诉人们哪里可能有故障隐患，这就好比是在火灾还没起来之前，就发现了冒烟的小火苗，及时把危险扼杀在摇篮里。
在通信领域呢，它也能大展身手。
磁场在一些通信设备里也起着很重要的作用，这个传感器就可以检测磁场相关的参数，确保通信的顺畅。
就像是交通警察在路口指挥交通一样，哪里堵了，哪里乱了，都能及时发现并处理。
法拉第磁致旋光效应
法拉第磁致旋光效应法拉第磁致旋光效应，又称为法拉第效应，是指当光线通过某些材料时，受到磁场的作用后，光线的传播方向会发生偏转的现象。
这一发现由英国物理学家迈克尔·法拉第于1845年首次提出，并得到了当时科学界的广泛关注。
法拉第磁致旋光效应的出现，揭示了光与磁场之间的紧密联系。
它为我们揭示了光的电磁本质，并对光学、磁学、材料科学等领域的研究与应用产生了深远的影响。
在物理学中，我们经常会遇到电场和磁场对物质的影响。
然而，在当时的研究中，人们通常关注的是电场对物质的作用，对磁场的研究相对较少。
法拉第磁致旋光效应的发现，使得人们意识到磁场同样具有对物质的重要影响，从而推动了磁场研究的发展。
我们知道，光是由电场和磁场交织而成的电磁波。
当光线穿过某些具有对称结构的材料时，其电场和磁场方向可能发生变化。
而在磁场的作用下，这种变化会进一步导致光线的传播方向改变。
这就是法拉第磁致旋光效应的基本原理。
法拉第磁致旋光效应的应用十分广泛。
首先，在科研领域，它为深入理解光和磁场之间的关系提供了实验依据，为电磁理论的发展做出了重要贡献。
其次，在光学技术方面，法拉第磁致旋光效应被广泛应用于制造光学器件，例如旋光棱镜、偏光器等，以及光通信、光存储等领域。
再者，在生物医学领域，法拉第磁致旋光效应也被用于细胞显微镜和生物传感器等设备的设计与制造。
此外，对法拉第磁致旋光效应的研究还启发了科学家们对新材料的探索和开发。
通过针对具有特殊对称结构的材料进行设计与合成，科学家们希望能够进一步优化并进一步扩展该效应的应用范围。
总之，法拉第磁致旋光效应是一项重要的科学发现，它揭示了光和磁场之间的密切联系，推动了磁场研究的发展，为电磁理论的发展做出了重要贡献。
它的应用不仅在光学技术领域有着广泛的应用，而且在生物医学领域也具有重要的意义。
对法拉第磁致旋光效应的进一步研究和探索，有助于提高我们对光学、磁学和材料科学等之间关系的认识，并为新材料的发展与应用提供契机。
法拉第旋光效应
法拉第旋光效应
法拉第旋光效应，是指当平面偏振光在具有旋转对称性的物质中传播时，光线在经过物质后会发生偏转而产生旋转偏振现象。
这个效应的发现者是意大利物理学家法拉第，他于1845年通过实验发现了这个现象，因此这个效应也被称为法拉第效应。
平面偏振光是指在一个特定的方向上振动的光线，一般情况下，光线的振动方向是没有旋转的。
而在媒质中，由于媒质分子的旋转对称性，会对光线的振动方向进行扭转，从而使得光线发生偏转，这种现象就是法拉第旋光效应。
法拉第旋光效应在实际应用中有着广泛的应用，尤其是在光学仪器中。
例如，在化学分析仪器、偏振仪、激光仪器等中都需要用到法拉第旋光现象。
在化学分析仪器中，通过测量样品旋光角度的变化，可以确定物质中的分子结构和含量；在偏振仪中，通过分析经过偏振器后的光线来检测样品中是否存在旋光现象；在激光仪器中，通过法拉第绕射元件可以实现图像信息的传递和处理。
总之，法拉第旋光效应是研究光学现象中非常重要的一个方面，对于理解光的本质、探究物质的结构和性质等具有重要意义。
磁光效应
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• 法拉第旋转效应的应用
法拉第效应可以应用于测量 仪器。例如，法拉第效应被用于 测量旋光度、或光波的振幅调变 、或磁场的遥感。在自旋电子学 里，法拉第效应被用于研究半导 体内部的电子自旋的极化。法拉 第旋转器（Faraday rotator）可 以用于光波的调幅，是光隔离器 与光循环器（optical circulator ）的基础组件，在光通讯与其它 激光领域必备组件。
克尔磁光效应的应用
克尔磁光效应主要应 用与磁光光盘存储系统中。 人们很早就知道光信息的记 录和再生技术----照相技术 。激束发明后，照相技术有 了很大的发展。光盘就是用 激光非接触式高密度地记录 图像，声音，数据等信息的 圆板状媒体。
参考资料
李国栋 -《 磁性材料及器件》 都有为 - 《功能材料》 牛永宾，许丽萍等 - 《红外与激光工程》
• 克尔磁光效应
线偏振光入射到磁化媒
质表面反射出去时，偏振面
发生旋转的现象。也叫克尔
磁光效应或克尔磁光旋转。
这是继法拉第效应发现
后，英国科学家J.克尔于
图一
1876年发现的第二个重要
的磁光效应。
按磁化强度和入射面的相对取向，克尔磁光效应分极向 克尔磁光效应、横向克尔磁光效应和纵向克尔磁光效应 （图一）。极向和纵向克尔磁光旋转都正比于样品的磁 化强度。通常极向克尔旋转最大、纵向次之。
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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。
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。
法拉第旋光
125法拉第效应1845年法拉第（Michal Faraday ）发现玻璃在强磁场的作用下具有旋光性，加在玻璃棒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。
此现象被称为法拉第效应。
法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系。
促进了对光本性的研究。
之后费尔德（Verdet ）对许多介质的磁致旋转进行了研究，发现法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的费尔德常数稍大。
近年来研究的YIG 等晶体的费尔德常数较大，从而大大提高了实用价值。
法拉第效应有许多重用的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值倍增。
如用于光纤通讯系统中的磁光隔离器，因为偏振面的磁致旋转取决于磁场的方向，与光的传播方向无关，由此可设计成光隔离器，使光沿规定的方向通过同时阻挡反向传播的光，从而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。
法拉第效应的弛豫时间不大于1010-秒量级。
在激光通讯，激光雷达等技术中已发展成类似微波器件的光频环行器、调制器等，利用法拉第效应的调制器（磁光调制器）在1m ～5m 的红外波段将起重用作用。
且磁光调制器需要的驱动功率较电光调制器小的多。
对温度稳定性的要求也较低。
所以磁光调制是激光调制技术的重用组成之一，也常用于激光强度的稳定装置。
又如作为重要的传感机理应用于电工测量技术中。
在磁场测量方面，利用它弛豫时间短（约1010-秒）的特点制成的磁光效应磁强计可测量脉冲强磁场、交变强磁场；利用它对温度不敏感的特点，磁光效应磁强计可适用于较宽的温度范围，如等离子体中强磁场、低温超导磁场；在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可测量几千个安培的大电流或几千KV 的高压电流等。
一、实验原理法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象，实验结果表明，光在磁场的作用下通过介质时，光波偏振面转过的角度q （磁致旋光角）与光在介质中通过的长度L 及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B 成正比，即VBL =q (5-3-1) 式中V 称为费尔德常数，它表征物质的磁光特性。
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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。
右旋偏振光为
左旋圆偏振光为
其中n r 、n l 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
出射偏振光相对于入射偏振光（x 轴）转过的角度为 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt z λ2ππΕcos 0⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt z c n ωΕcos 0x ΕΕ=t
ΕΕcos ω0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--=ωt z λ2ππΕΕr r y sin 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=ωt z λ2ππΕΕr r x cos 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=ωt z n ΕΕl l x λ2cos 210π⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=
ωt z λπn 2sin 210l l y ΕΕl x r x x ΕΕΕ+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt d n ωt d n Εl r λπλπ2cos 2cos 210()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅--⋅+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡d n n t d n n Εr l l r λπωλπcos cos 0l y r y y ΕΕΕ+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅-=ωt d n ωt d n Εl r λπλπ2sin 2sin 210()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅--⋅+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣
⎡d n n t d n n Εr l l r λπωλπsin cos 0
（2） 磁场会使左旋、右旋圆偏振光的折射率不同。
对于这一点，我们不妨作这样的理解：将圆偏振单色光看做是一个受弹性束缚的电子被旋转电场所驱动而作稳态的圆周运动。
当在垂直于轨道平面上加一个恒定磁场之后，此电子将右受一个径向力。
此力与旋转方向和恒定磁场有关。
对于不同旋转方向的电子，在给定的恒定磁场中将受到两个不同方向的径向力，结果 ，总的径向力不同，从而轨道半径不同，偶极矩、极化率、电容率都不同。
最后，也就有两个不同的折射率nr 、ni 。
磁场越强，n r 与n l 差别也越大，即n r - n l 正比于B 。
在考虑式（1）就可得出式（2）。
三、 实验仪器：
He —Ne 激光器（632.8nm ）、二向色性偏振片、高斯计、电磁铁、硅光电池、光电流放大器、光具座及支架。
四、 实验内容：
1、利用实验室所给仪器设备自己搭建实验装置（可参考图二）；
He —Ne 激光发出的λ=632.8nm 的激光，通过起偏器P1（二向色性偏振片）后，成为线性偏振光，该偏振光通过置于磁场中的样品后，偏振面发生了偏转，这个偏转的角度由检偏器P2 配合光电流放大器而检测出来。
2、自拟实验步骤（要求：必须要有能反映出光旋转的非互易性的实验步骤）；
3、画出θ～B 曲线，求出V 的平均值。
样品的物理参数：重火石玻璃、长度20cm 。
五、 思考题：
你认为哪类材料磁光效应显著，为什么？
图二. 磁光旋转测试装置示意图
起偏器 检偏器 光电流放大器偏硅光电池
样品 x y
ΕΕarctg =θd nr nl ⋅-=λ
π。