光电子技术-25-光波在磁光介质中的传播.pptVIP

共17页 英国物理学家麦克尔·法拉第（1791－1867），贫苦出身，幼年失学，在印刷厂当童工时学习零星的科学知识 1812年，聆听戴维的讲演，得到戴维的赏识，到了实验室当一名刷瓶子工人。次年成为戴维的助手。游历欧洲。 在电化学方面显示出卓越的实验才能，1824年选为皇家学会会员。遭到戴维的妒忌，但法拉第一直心存感激。 电磁感应 电流有磁效应，磁有没有电流效应呢？ 1831年，法拉第发现运动的磁铁会导致电流，而静止的磁铁却没有电流效应。这个电流称为感生电流。模型发电机与电动机。 数学能力的欠缺被天才的物理洞察力所弥补 建立“场”的概念（用来传递电磁作用的连续介质）、“力线”概念（场的直观图象）。破除了牛顿的超距作用概念。 建立电磁感应定律：只要导线垂直地切害磁力线，导线中就有电流产生，电流的大小与所切割的磁力线数成正比。 电磁波 1832年的一封信中实际上提出了电磁波的概念：“我认为，磁力从磁极出发的传播类似于起波纹的水面的振动或者空气粒子的声振动。也就是说，我打算把振动理论应用于磁现象，就像对声音所作的那样，而且这也是光现象最可能的解释。” 1845年发现磁的旋光效应（法拉第效应） 1846年提出光的本性是电力线和磁力线的振动 一生对科学一往情深，对金钱和地位不屑一顾。 热爱科普事业，1860年，69岁的法拉弟以《蜡烛的化学故事》为题做了六次“圣诞科学讲座” 英俄交战时期，拒绝了政府研制毒气的要求 从1820－1862，每天坚持做实验日记，1932年出版，共七大卷3236页 法拉第1845年发现旋光效应； 克尔1875年发现电克效应和1876年发现克尔磁光效应； 荷兰物理学家塞曼于1896年发现的又一个磁光效应； 法拉第旋光效应和克尔效应的发现在当时引起了众多物理学家的兴趣。 1862年法拉第出于“磁力和光波彼此有联系”的信念，试图探测磁场对钠黄光的作用，但因仪器精度欠佳未果。 UP DOWN BACK * * * * 旋 光 1．石英的旋光现象 1）旋光现象 冰洲石晶体 无旋光现象 水晶有旋光现象 2）旋光定义： 线偏振光在石英晶体内部沿光轴方向传 播时，透过后偏振面被旋转了一个角度。 3）旋光率： ：旋光率。 4）旋光色散： ，旋光率随波长变化。 不同颜色的线振动面透过晶体后 被旋转的角度不同 5）左旋和右旋晶体 一种结构是另一种 结构的镜像反演 线偏振光沿光轴通过晶体后振动面一种向左旋、另一种向右旋。 磁光效应是磁光调制的物理基础。当光波通过这种磁化的物体 (磁性物质）时，其传播特性发生变化，这种现象称为磁光效应。 磁光效应包括法拉第旋转效应、克尔效应、磁双折射效应等。其中最主要的是法拉第旋转效应，它使一束线偏振光在外加磁场作用下的介质中传播时，其偏振方向发生旋转，其旋转角度? 的大小与沿光束方向的磁场强H和光在介质中传播的长度L之积成正比，即 ? ＝VHL (1) 式中，V称为韦尔代(verdet)常数，它表示在单位磁场强度下线偏振光通过单位长度的磁光介质后偏振方向旋转的角度。表列出了一些磁光材料的韦尔代常数。 2.5 光波在磁光介质中的传播 装置、光路 Faraday Rotator Brewster dielectric polarizers Rotator 在光频波段内，令 ，几乎所有的磁光现象都可得到解释。 引进等效介电系数张量 当磁场反向时，? 的符号也要反号，即: 理论分析 假设磁场沿z轴方向，取磁光介质中传播的平面波为 : 式中lx、ly、lz为光波矢的方向余弦。 代入菲涅耳方程 由系数行列式为零，得到折射率n所满所足的方程 : 假设光波在立方晶体或各向同性介质中（ ）平行于磁化强度（z）方向（lx=ly=0，lz=1）传播，得 可见Ez=0，即介质中传播的光波为横波，相应的传播模式为右旋和左旋的两个圆偏振光波： 代如菲涅耳方程 得， 因此，沿x方向偏振的入射光经过长度为L的磁光介质后将偏转一个角度 这就是法拉第旋转现象，? 为磁致旋光率。 当磁化强度较弱，B与H为线性关系，即?=?0为常量。因而旋光率? 与外加磁场强度在成正比, 式可写成: 式中V称为韦尔德（Verdet）常数，它表示在单位磁