近代下 法拉第效应.docx

法拉第效应

法拉第效应即线偏振光透过放置磁场中的物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的现象，也称法拉第旋转或磁圆双折射效应。一般材料中，法拉第旋转（用旋转角θF表示）和样品长度l、磁感应强度B有以下关系

θF＝VLB

V是与物质性质、光的频率有关的常数，称为维尔德常数。

因为磁场下电子的运动总附加有右旋的拉莫尔进动，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。利用法拉第效应，还可实现光的显示、调制等许多重要应用。

实验步骤：

1、连线：用串联方式将电源和线圈相连。

2、鼠标点击检偏器后按下Delete键，将检偏器放回仪器栏。

3、打开直流电源和激光器开关（激光器波长默认为650nm），开启直流电源需点击OUTPUT、POWER,再点一次中间小按钮，绿灯亮起则完成。

4、双击起偏器和光屏，调节起偏器的角度使光强值最大，最大值一般为82.0。

5、从仪器栏中将检偏器拖至实验桌，调节检偏器的角度使光强值为0。

6、双击打开线圈，点击观察样品，选择测试样品为重火石玻璃。

7、双击直流电源，调节电压（最右侧电压调节旋钮），使输出电流为0.5A.

8、打开光屏，此时光强值不再为0，调节检偏器的角度使其再次为0，记录此时的检偏器角度读数QUOTE

9、重新连线，将电流反向，即正负极反接，调节检偏器的角度使光强值为0，此时检偏器角度读数QUOTE

10、电流调为1.0A，再次测量检偏器角度读数QUOTE、QUOTE；

11、双击激光器，选择不同的波长(405、532nm)，分别测量电流为0.5A和1.0A时的检偏器角度QUOTE、QUOTE

实验数据及处理：

1、实验已知I~B关系：

电流I（A）

0.5

1.0

磁感应强度B（mT）

31

63

线圈长度为10cm

2、测量数据：

单位:角度°;波长nm;维尔德常数弧分/(特斯拉*厘米)

λ（nm）

405

532

650

检偏器角度QUOTE（0.5A）

检偏器角度QUOTE（0.5A）

维尔德常数V（0.5A）

检偏器角度QUOTE（1.0A）

检偏器角度QUOTE（1.0A）

维尔德常数V（1.0A）

维尔德常数V平均值

要求：计算维尔德常数，完成表格

V=

光栅单色仪

单色仪是指从一束电磁辐射中分离出波长范围极窄单色光的仪器。按照色散元件的不同可分为两大类：以棱镜为色散元件的棱镜单色仪和以光栅为色散元件的光栅单色仪。

光栅光谱仪是利用光栅作为光学元件，用光栅衍射的方法获得单色光的仪器，具有比棱镜单色仪更高的分辨率和色散率。衍射光栅的可以工作于从数十埃到数百微米的整个光学波段，比色散棱镜的工作波长范围宽。此外在一定范围内，光栅产生的是均排光谱，比棱镜光谱的线性要好的多。它也可以从复合光的光源(即不同波长的混合光的光源)中提取单色光，即通过光栅一定的偏转的角度得到某个波长。

现代衍射光栅的种类非常多，按照工作方式分为反射光栅和透射光栅；按照表面形状可分为平面光栅和球面光栅；按照制造方法可分为刻划光栅、复制光栅和全息光栅；按照刻划形状可分为普通光栅、闪耀光栅和阶梯光栅等。在光谱仪中，多使用各种形式的反射光栅。以下以反射光栅为例作介绍。在一块平整的玻璃或者金属片的表面刻划出一系列平行、等宽、等距离的刻线，就制成了一块透射式或者反射式的衍射光栅，如图所示反射式衍射光栅：图中b为刻划宽度,d为两相邻刻划线间的距离，称为光栅常数。一般的光栅的刻划密度在每毫米数百线到数千线之间，一块中等尺寸的光栅总的刻划线在104-105左右。

实验步骤：

实验一、光栅单色仪的定标及汞灯光谱线的测量

1、连接钠灯与电源后打开电源。

2、将钠灯拖至单色仪狭缝处，调节钠灯位置，使光线通过狭缝（光谱仪内原理演示可以看到分光的动图）。

3、打开光电倍增管电源，调节负高压（-300~-500V）。

4、双击计算机进入光谱仪系统，设置参数（扫描速度：最快；波长范围：起始波长585nm，终止波长595nm）后点击确定。

5、先波长检索，检索波长585nm

6、再进行光谱扫描，为保证扫描质量，将扫描速度改为很慢。

7、读取数据，进行波长校正（用第一个波长减去589.0，在波长校正窗口输入得到的值，负值即填负数），完成光谱仪定标。

8、重新设置参数（扫描速度：最快；波长范围：起始波长490nm，终止波长620nm），再进行波长检索（检索波长490nm）和光谱扫描（终止能量改为2000可使峰值更清晰，扫描速度：很慢），读取数据并填入表1。

9、将钠灯换成汞灯，负高压选择-380~-520