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Fθ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HB 成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即FHVB 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：()122tV K λλ-=-()2这里K 是透射光波长tλ，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MF ，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0810290 赵志强————实验报告一、实验目的1．了解磁光效应现象和法拉第效应的机理2．测量磁致旋光角，验证法拉第—费尔德定律θ=VBL3．法拉第效应与自然旋光的区别4．了解磁光调制原理二、实验原理1845年，法拉第在探索电磁现象和光学现象之间的联系时发现，当平面偏振光穿透某种介质时，若在沿平行于光的传播方向施加一磁场，光波的偏振面会发生旋转，实验表明其旋转角θ正比于外加的磁场强度B，这种现象称为法拉第（Faraday）效应，也称磁致旋光效应或磁光效应。
法拉第效应的定量描述是法拉第—费尔德定律θ=VBl （1）式中θ为旋光角，B为磁场磁感强度，L为光波在介质中的路径，V为表征磁致旋光效应特征的比例系数，称为维尔德（Verdet）常数。
三、实验装置1、光源系统：白炽灯光源，单色仪，聚光灯筒，起偏镜；2、磁场系统：电磁铁，激磁电源，高斯计；3、样品介质系统：样品介质，样品盒；4、旋光角监测系统：检偏测角仪，光电倍增管，直流复射式检流计，高压电源；四、实验内容测量法拉第旋光角，并记录数据五、数据记录六、数据处理1、λ~ϕ关系曲线B=2000Gauss765432B=4000Gauss2、不同波长下，磁场与偏转角的关系λ=4600nm λ=5000nmλ=5400nmλ=5800nm七、注意事项1.当励磁电流较高时（2A以上），螺线管会发热，属正常现象。
但如果工作时间较长，应断电冷却后再继续工作。
2.螺线管两端有挡片，玻璃样品只能从螺线管有活动挡片的一端放入/取出。
实验中注意不要打碎样品。
3.实验结束时要将磁场电流减小到0，关掉仪器电源，整理好仪器，填写好仪器记录。
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。
法拉第效应实验报告
（五）最小偏向角测量系统
1. 2. 白炽光源； 单色仪；
3.
分光仪：用来测量样品介质对应不同波长λ和最小偏向角θ的对应关 系。
三、实验内容
（一）法拉第旋光角的测量 1.旋光角测量方法 （1）平面偏振光偏振方位的测定
消光位置附近，光强变化曲率小，难以直接测量， 需利用对称测量法。
（2）旋光角的测量
（二）法拉第旋光角的计算：
根据量子理论，法拉第旋光角大小为：
或 其中 为费德尔常数
二、实验装置
（一）光源系统
1.白炽光源：用来提供白光； 2.单色仪：用来产生单色光； 3.聚光镜筒：产生平行光； 4.起偏镜：用来产生平面偏振光。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）磁场系统
1.电磁铁：圆柱型磁头，中心有通光孔； 2.激磁电源：10A，60V，输出连续可调； 3.高斯计：用来测量电磁铁所产生的磁场强度。
计算出电子荷质比来。 （二）计算样品介质费德尔常数：
V
DB
五、参考文献
[1]高立模等. 《近代物理实验》. 南开大学出版社，2006.
（三）样品介质系统 1. 样品介质：选用光学玻璃，做成三棱镜形状，四面抛成光学面； 既可以放在磁场中做旋光样品，也可以放在分光仪上测样品介质 的色散关系λ~dn/dλ； 2. 样品盒和支架：铜材料做成。 （四）旋光角检测系统 1. 检偏测角仪：用来检测偏振光的偏振方位； 2. 光电倍增管：用来接收检偏后出射的光信号，转换成电信号输出 给直流复射式检流计； 3. 直流复射式检流计：用来接收光电倍增管输出的电流信号； 4. 高压电源：用来提供光电倍增管工作电压。
实验4-6 法拉第效应
实验目的和要求
1.了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制；
法拉第效应实验报告完整版-法拉效应实验报告
南昌大学物理实验报告学生姓名：学号：5502210039 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：法拉第效应一、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.测量法拉第效应偏振面旋转角 与外加磁场电流I的关系曲线二、实验仪器本实验采用FD-FZ-I型法拉第-塞满效应综合试验仪，仪器结构示意图如下:三、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南昌大学物理实验报告学生姓名： 刘惠文 学号： 5502210039 专业班级：应物101班实验时间： 教师编号：T017 成绩：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。
法拉第效应实验报告(2021年整理)
法拉第效应实验报告（2021年整理）
二极管现象是电流电压特性表明的一种现象，在1905年，德国物理学家布拉班尼斯·法拉第发现了二极管的原理。
法拉第实验的目的是从物理学的角度研究了电子束的限制，当空气中的气体受到高压线圈轴的电离时，电子束就会流动，当这些活动的电子束遇到其他可以加以阻止的障碍时，就会形成二极管现象从而改变电流的流向。
法拉第的实验设备主要由电源、燃料池和电流测量仪组成，电源用来为被试设备提供电源，燃料池用来装配气体放电和离子发射。
实验中，法拉第发现，在一个实验装置内，当普通气体放电中，电压波形是有一个上升后随着电流增加减少到基线的趋势，当电压到达一定水平时，气体就会发出能量例如紫外线，这被称作“离子发生”。
实验结果表明，在无加热的情况下，电流集中在一个方向并抵消了另一个方向的电流。
法拉第的实验结果也为后来电子设计奠定了基础，由于法拉第发现的“离子发生”现象，可以反映整个电路中电流的方向，在电子电路中，用二极管就可以实现开关功能。
同时，这也将对阻抗、容性和电容的应用产生了重大影响。
因此，法拉第的实验结果对我们在电子设计中的使用和理解电子学和电子技术有着至关重要的作用，他在研究电子学方面作出的贡献有力地推动了电子技术的发展，也使我们可以更加深入地理解和研究电子学，从而用于制作999种有用的电子产品。
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。
法拉第实验报告
4600 0.00029 1082
4800 0.00025 618
5000 0.00023 2411
5200 0.00020 9849
5400 0.00019 1787
5600 0.00017 3741
5800 0.00016 1329
6000 0.00014 8918
作出样品介质的波长～费德尔常数关系图如下图所示
4800 7.075 13.4 20.95
5000 6.05 12.125 17.675
法拉第效应实验报告
法拉第效应实验报告法拉第效应是指当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生感应电动势的现象。
这一现象是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪首次发现并描述的。
在本次实验中，我们将通过简单的实验装置来观察和验证法拉第效应的存在，并对其产生的原理进行分析和探讨。
实验材料和装置：1. 直流电源。
2. 导线。
3. 磁铁。
4. 电压表。
实验步骤：1. 将直流电源连接好，接通电源。
2. 将导线绕制成一个小圈，将磁铁放入圈内。
3. 将电压表连接到导线两端，观察电压表的读数。
实验结果：在实验进行过程中，我们观察到了明显的电压表读数变化。
当磁铁在导线圈内运动时，电压表的读数随之发生变化，表明在导线两端产生了感应电动势。
这一现象正是法拉第效应的典型表现。
实验分析：根据法拉第效应的原理，当导体在磁场中运动时，导体内的自由电子将受到磁场力的作用，从而在导体两端产生感应电动势。
这一感应电动势的大小与导体的速度、磁场的强度以及导体的长度等因素有关。
在本次实验中，磁铁在导线圈内运动，导致导线内的自由电子受到磁场力的作用，从而产生了感应电动势，表现为电压表的读数变化。
结论：通过本次实验，我们验证了法拉第效应的存在，并对其产生的原理进行了分析和探讨。
法拉第效应在现代电磁学中具有重要的理论和实际应用价值，对于理解电磁感应现象和设计电磁设备具有重要意义。
综上所述，法拉第效应是电磁学中的重要现象，通过本次实验，我们对其有了更深入的理解。
希望本次实验能够对大家对法拉第效应有所帮助，也希望大家能够继续对电磁学知识进行深入学习和探索。
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实验报告
法拉第效应
学号:1010239 姓名:黄万通实验时间:2013年3月19日下午
一、实验背景
在磁场中,光与物质的电磁作用成为磁光效应，有三种表现：（1）塞曼效应
把具有光辐射的原子在磁场中，原子光谱发生分裂的现象；（2）法拉第效应
在磁场作用下，平面偏振光沿着磁场方向通过放在此磁场
中的透明介质时，光的偏振面发生旋转的现象；
（3）弗埃特效应
在磁场作用下，平面偏振光沿着垂直磁场方向通过放在此磁场
中的透明介质时，光便产生双折射的现象；
二、实验目的
(1)了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制；
(2)掌握旋光角的测量方法，学会使用有关仪器；
(3)学会用重要物理量的经典值验证实验原理和实验精度。
三、实验原理
把样品（任何透明固体和液体）介质放在均匀磁场中，使一束平面偏振光沿着磁场方向透过该样品，结果其透射光仍为平面偏振光，但偏振角却旋转了一个角度，旋转角度的大小正比于磁场强度。
（1）在磁场作用下的旋光作用
在磁场作用下,处于磁场中的介质呈现各向异性,其光轴方向为
沿着磁场的方向。
把电矢量E 看成两个圆偏光成分（左旋偏振光E L 和右旋偏振光E R ）的矢量合成。
则在磁场作用下通过介质时，由于E R 比E L 慢，通过介质后的E L 和E R 之间将产生位相差θ，合成矢量E 将旋转一个角度φ=θ
2，
有：
()
D D =R L R L D
n n V V c ωθω⎛⎫-=-
⎪⎝⎭
()
=
2R L D
n n c
ωϕ-
其中D 为介质厚度，n R 为在磁场作用下，右旋偏光通过介质的折射率，n L 为在磁场作用下，左旋偏光通过介质的折射率。
（2）法拉第旋光角的计算
介质中原子的轨道电子具有磁偶极矩和势能V 有：
平面偏振光通过介质时，光子与轨道电子发生交互作用，使轨道电子发生能级跃迁，势能增加。
介质对光的折射率为:
()n n ω=
在磁场作用下，具有能量ℏω的左旋光子所遇到的轨道电子能级结构，等价于不加磁场时能量为ℏω−∆U L 的左旋光子所遇到的轨道电子能级结构。
因此有：
所以,
V (λ)称为费德尔常数。
四、 实验装置
1、 光源系统:白炽光源、单色仪、聚光镜筒、起偏镜。
2、 磁场系统:电磁铁、激磁电源、高斯计。
3、 样品介质系统:样品介质、样品盒和支架。
4、 旋光角检测系统:检偏测角仪、光电倍增管、直流复射式检流计、
高压电源。
5、 最小偏向角系统:白炽光源、单色仪、分光仪。
五、 实验内容
1.平面偏振光偏振方位φ0的测定
采用电光倍增管接收检偏后光信号，由检流光点偏转显示，并用消光位置附近对称测量法来测定消光位置，则
12
02
ϕϕϕ+=
2.旋光角的测量
测定有样品旋光时不同磁场强度、不同波长下旋光后的偏振面方位φ′，可得旋光角为φ=φ′−φ0。
3.对于不同磁场B ，作出λ~φ关系曲线 4.计算电子荷质比 5.计算样品介质费德尔常数 六、 实验数据处理及误差分析 样品(重火石玻璃)厚度D=2.970cm
磁场系统激磁电流与磁感应强度的关系
1. 平面偏振光的方位0ϕ的测定
测量前先调整光路使光电倍增光接收到的光信号最强，使检流光电偏转计能够偏转最大。
采用测量法测得：
o 1212
0142.65,52.1597.402
o
o
ϕϕϕϕϕ==+∴==
2. 旋光角的测量
放置好样品后，先调节磁场对应的的激磁电流，分别测量I=2.2A 、4.4A 、7.4A 下不同波长对应的偏转角，由于铁磁体的磁
滞效应，在调节激磁电流时，不能往回调节。
测量结果如下：
做出λ~φ曲线如下：
分析曲线可知：在相同磁场强度下，旋光角随着波长增加而减小；对同一波长，旋光角随着磁场强度增加而增加。
从上图发现，曲线并不是完美的线性关系，误差主要来自仪器（光电倍增光）的不稳
定和读数误差。
3. 计算电子核质比
φ=−DBe 2mc ∙λ∙dn
dλ
∴
e m =−2cφDBλdn dλ
B=0.2T 的值误差太大，计算核质比时可忽略不计
111.92410/e
C Kg m ∴=⨯
4. 计算样品介质的费德尔常数
V (λ)=
φ(λ)
DB
作出样品介质的λ~V(λ)曲线：
本实验误差主要来自仪器的不稳定性，主要有光源的不稳定和光电倍增管的不稳定，在实际测量中发现，在同一磁场，同一波长下，用对称测量法测量时，检流光点偏转的最大值不一样。
加上仪器的老化和人眼的读数误差，这些是本实验主要误差。