法拉第效应实?/p>
1845
年法拉第?/p>
Michal
Faraday
)发现玻璃在强磁场中具有旋光性,加在玻璃棒上的磁
场引起了平行于磁场方向传播的平面偏振光偏振面的旋转,
此现象称为法拉第效应?/p>
法拉?/p>
效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系,促进了人们对光本性的研究。之后费尔德
?/p>
Verdet
)对许多介质的磁致旋光进行了研究,发现法拉第效应在固体、液体和气体中广?/p>
存在?/p>
法拉第效应在许多方面都有应用?/p>
比如?/p>
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;在测量技术中,利用它弛豫时间短(?/p>
10
-10
秒)的特点,制成
磁光效应磁强计,可用来测量脉冲磁场和交变强磁场;在激光通讯、激光雷达技术中?/p>
利用
法拉第效应可制成光频环行器?/p>
磁光调制器等重要器件?/p>
特别是在激光技术中?/p>
利用法拉?/p>
效应?/p>
可制成光波隔离器或单通器?/p>
这些在激光多级放大技术和高分辨激光光谱技术都是不
可缺少的器件?/p>
【实验目的?/p>
1.
通过实验了解磁致旋光现象的本质,加深对法拉第效应的理解?/p>
2.
测量材料的费尔德系数?/p>
3.
了解费尔德系数与入射光波长的关系?/p>
【实验原理?/p>
1.
法拉弟效?/p>
法拉弟效应所呈现的磁致旋光现象源于塞曼效应?/p>
介质分子中原来简并的基态或激发?/p>
在磁场作用下发生分裂?/p>
使左圆与右圆偏振光的共振吸收频率不同?/p>
从而使它们的吸收曲?/p>
和色散曲线相互错开?/p>
这导致两种效应:
一是使介质对一定频率的左圆与右圆偏振光的吸?/p>
率不同,产生磁圆二色性;二是使通过介质的平面偏振光的偏振面旋转,产生法拉第效应?/p>
这两种效应总是同时存在的,
但磁圆二色性只在吸收峰附近才显示出来,
而法拉第效应对所
有物质在所有波长都会出现?/p>
实验表明,在磁场不是非常强时,法拉弟效应振动面偏转的角度
𝜑
与偏振光在介质中?/p>
过的路程
𝑙
和介质中的磁感应强度在光的传播方向的分量
𝐵
的乘积成正比,即
𝜑
=
𝑉
?/p>
𝑙
?/p>
𝐵
?/p>
1
?/p>
式中比例系数
𝑉
与工作介质和光的波长
𝜆
有关?/p>
反映了介质材料的磁光特性,
这个比例系数
𝑉
称为磁光介质的费尔德常数?/p>
磁光介质的磁致旋光有右旋和左旋两种,
顺着磁场的方向观察,
振动面按顺时针方向旋
转的称为右旋?/p>
按逆时针方向旋转的称为左旋?/p>
对于每一种给定的物质?/p>
磁致旋转的方向仅
由磁场方向决定,与光线的传播方向无关?/p>
法拉弟效应与天然旋光是有差别的。天然旋光性的振动面旋转方向取决于物质的结构,
线偏振光往返两次通过天然旋光物质?/p>
振动面将恢复到原先的方位?/p>
而线偏振光往返两次?/p>
过磁致旋光物质情况就不同了,如果光沿磁场方向通过,振动面向右旋转?/p>
𝜑
角,那么当它
沿原路径逆着磁场返回时,振动面将朝同一方向旋转
𝜑
角,这样往返两次通过同一物质振动
面共旋转?/p>
2
𝜑
角,即法拉弟效应是一个不可逆的光学过程?/p>
2.
旋光现象的解?/p>