1730E11 理论值：1759E11 误差分析Verdet常数偏小晶体本身，温度.PPT

09.06.17 近代物理实验 近代物理实验报告——法拉第效应 顾从真 09.06.17 实验原理 1845年，法拉第在探索电磁与光现象时发现——介质中沿光传播方向加磁场，会观察到光通过后偏振面转动一个角度，即磁场使介质有了旋光性，称为法拉第效应。 磁场不太强时有 θ＝VBL 是偏振面转角，L是光在介质中走过的路程，B是场强。V是比例系数，由物质与工作波长决定，V0为正旋，方向与B场一致，V0负旋。 实验原理 对三价稀土离子玻璃，Verdet常数有以下近似公式，其中k是与波长无关的系数。微观上，由经典电动力学和量子理论可以导出， 可测量偏转角与色散关系来求得电子荷质比。 实验装置 光源通过小型单色仪后可以获得波长在360～800nm的单色光。电磁铁采用直流供电，中间磁路有通光孔，保证人射光与磁场B方向一致。根据出射光强最大(或最小)时检偏器的位置读数即可得出旋光角。 实验内容 用实验室提供的光源和器材搭建光路，测定偏振光的转角。 用高斯计测定磁感强度随电流强度的变化 。 钠灯为光源，测定ZF6玻璃样品的θ-B曲线，求出V值。 改变波长，测θ（即V）随波长的变化规律 利用分光计求出折射率与波长的关系，验证荷质比e/m的数值。 实验数据与分析Ⅰ.磁场与电流关系 使用公式 B=a[1-exp(-bI)] 该结果在本实验中认为是可以接受的 实验数据与分析Ⅱ.验证Verdet公式 V=0.57E3 V=0.56E3 （这里V对应波长589nm，温度20摄氏度，理论值0.8 ~1.0E3） 实验数据与分析Ⅲ.寻找θ随波长的变化规律 K=0.274 K=0.240 （根据公式 做出的拟合，这里K=P1/BL,与B和L无关） 实验数据与分析Ⅳ.验证荷质比 误差分析 Verdet常数偏小 晶体本身，温度，单色仪波长 V与波长关系单色仪波长，经验公式适用范围 e/m值（误差主要与V与波长关系有关） 进一步实验的可能方向 * 09.06.17 波长422nm时 波长589nm时 磁场445mT时 磁场400mT时 1.848E11 3.032E11 365.0 404.7 1.067E11 1.485E11 546.1 577.0 1.237E11 1.713E11 577.0 579.1 e/m (c/kg) (第二组参数） e/m (c/kg) (第一组参数） 波长b (nm) 波长a (nm) 改进措施： · 重新定标单色仪（利用一个已知标度的单色仪） · 用多种样品实验 定标单色仪，进一步解V与波长的关系 进一步进行光、电、磁相互作用的实验，与Zeeman效应、Stark效应、Hall效应等进行类比 [左旋+右旋]、[线偏振+线偏振]、[柱极化+角极化]，有没有一种最基础的光的传播态，是不是左旋和右旋光？ *