南京大学灵异事件南京大学近代物理实验2017版

2020年11月27日发(作者：霍裕平)

南京大学近代物理实验

篇一：南京大学

-

法拉第效应

法拉第效应

(

南京大学物理学院

江苏南京

210000)

2017

版

摘要：

平面偏振光穿过介质时，

如果在介质中沿光的传播方向加< /p>

上一个磁场，

就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个角度，

也

就是磁场使介质具有了旋光性，

这种现象称为法拉第效应。

本实验通

过测量不同磁场下的法拉第转角，计算出介质的费尔德常数。

关键词：法拉第效应；法拉第转角；费尔德常数；旋光性

一、实验目的

1.

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

θ< /p>

F

与光波在介质中走过的路程

l

及介质中

< p>
的磁感应强度在光的传播方向上的分量

BH

成正比，这个规律又叫法

拉第

_

费尔得定律。

(1)

比例系数

V

由物质和工作波长决定，

< p>表征着物质的磁光特性，

这

个系数称为费尔得

(Ve rdet)

常数，

它与光频和温度有关。

几乎所有的

2016

全新精品资料

-

全新公文范文

-

全程指导写作

–

独家原创

1

/

10

物质

(

包括气体液体固体

)

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（

V>0

）

，反之叫负旋（< /p>

V

篇二：

法拉第效应

南京大学

法拉第效应

引言

1845< /p>

年，英国科学家法拉第在探究电磁现象和光学现象之间的

关系时发现：

当一束平面偏振光穿过介质时，

如果在介质中沿光的传

播方向 加上一个磁场，

就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个

角度，

也即磁场使介质居于了旋光性，

这种现象后来就称为法拉第效

应。

法拉第效应有许多方面的应 用，它可以作为物质结构研究的手

段，

如根据结构不同的碳氢化合物其法 拉第效应的表现不同来分析碳

氢化合物导体物理的研究中，它可以用来测量载流子得得有 效质量、

迁移率和提供能带结构的信息；

在激光技术中，

利用法拉第效应的特

性，制成了光波隔离、光频环形器、调制器等；在磁学测量方面，可

以利用法拉第效应测量脉冲磁场。

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< /p>

强时，振动面旋转的角度

θ

F

与光波在介质 中走过的路程

l

及磁感应

强度在光的传播方向上的分量< /p>

BH

成正比，这个规律又叫法拉第—费

2016

< p>全新精品资料

-

全新公文范文

-

全程指导写作

–

独家原创

2

/

10

尔德定律，即

?F?VBHl

（

1

）比例系数

V

由物质和工作的波长决定，表征着物质

的磁光特性，这个系数称为费尔德常数，它 与光频和温度有关。几乎

所有的物质（包括气体液体固体）都有法拉第效应，但是一般都 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（

V>0

）

，反之叫负旋

（

V

篇三：法拉第效应

法拉第效应

摘要：

当在光的传播方向加一个强磁 场时，

平面偏振光穿过处于

该磁场中的样品后，

其偏振面 会偏转一个角度，

也即磁场使介质居于

了旋光性，这种现象后来就称为法 拉第效应。

关键词：法拉第效应

法拉第旋光角

费尔德常数

一、引言

184 5

年，英国科学家法拉第在探究电磁现象和光学现象之间的

关系时发现：

当一束平面偏振光穿过介质时，

如果在介质中沿光的传

播 方向加上一个磁场，

就会观察到光经过样品后光的振动面转过一个

角度， 如图

1

所示，也即磁场使介质居于了旋光性，这种现象后来就

称为法拉第效应。

图

1

法拉第效应

法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手

< br>段，

如根据结构不同的碳氢化合物其法拉第效应的表现不同来分析碳

氢化合物导体物理的研究中，它可以用来测量载流子得得有效质量、

2016

全新精品资料

-

全新公文范文

-

全程指导写 作

–

独家原创

3

/

10

迁移率和提供能带结构的信息；

在激光技术中，

利用法拉 第效应的特

性，制成了光波隔离、光频环形器、调制器等；在磁学测量方面，可

以利用法拉第效应测量脉冲磁场。

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

θ< /p>

F

与光波在介质中走过的路程

l

及磁感应

< p>
强度在光的传播方向上的分量

BH

成正比，这个规律又叫法拉第—费

尔德定律，即

?F?VBHl

（

1

）

比例系数

V

由物质和 工作的波长决定，表征着物质的磁光特性，

这个系数称为费尔德常数，

它与光频和温度有关。几乎所有的物质（包括气体液 体固体）都

有法拉第效应，

但是一般都很不显著。

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（

V>0

）

，反之叫负旋（

V<0

）

。

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，如图< /p>

2

所示。含有三价稀土离子的

玻璃，费尔德常数可以近似表 示为

22?1

2016

全新精品资料

-

全新公文范文

-

全程指导写作

–

独家原创

4

/

10

V?K(???)

（

2

）

t

这里

K

是透射光波长

λ

t

、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

值随波长而变得现象称为旋光色散。

图

2

室温下铈

Ce3+

玻璃的旋光色散曲线

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，

可以看作是两束等幅 的的左旋和

右旋偏振光的叠加，

左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。< /p>

介质中受

原子核束缚的电子在入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< /p>

，则在电子上将

引起径向力

FM

（即洛伦兹 力）可以有两个不同的值。轨道半径也可

以由两个不同的值。

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。这样，磁场的作用 就使左旋圆偏振光的折射率

nL

和

右旋圆偏振光的折射率

nR

不等，通过厚度为

l

的介质后，将产生不

同的相位滞后

?R?(2?/?)nRl

??(2?/?)nlL L

（

3

）

式（

3

）中的

λ

是真空中的波长。圆偏振光的相位即旋转矢量的

角位移，相位滞后即角位移

的倒转。

在介质的入射面上，

入射的平面偏振光

E

可以分解为如

图

3

（

a

）

所示的两个旋转方向不同的圆 偏振光

EL

和

ER

。

通过介质后，

2016

全新精品资料

-

全新公文范文< /p>

-

全程指导写作

–

独家原创

5

/

10