晶體磁光效應(yīng)試驗(yàn)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——晶體磁光效應(yīng)試驗(yàn)LMG-Ⅱ型晶體磁光效應(yīng)儀試驗(yàn)指導(dǎo)書

外加磁場作用所引起材料的光學(xué)各向異性稱為磁光效應(yīng)。1845年，法拉第（M.Faraday）在摸索電磁現(xiàn)象和光學(xué)現(xiàn)象之間的聯(lián)系時(shí)發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一束平面偏振光穿過非旋光性介質(zhì)時(shí)，假使給介質(zhì)沿光的傳播方向加上磁場，就會(huì)觀測到光經(jīng)過介質(zhì)后偏振面轉(zhuǎn)過?角度（即磁場使介質(zhì)具有了旋光性），這種磁光效應(yīng)稱為法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)在大量方面都有應(yīng)用。它可以作為物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的手段，譬如，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的碳?xì)浠衔锲浞ɡ谛?yīng)的表現(xiàn)不同來分析碳?xì)浠衔?在半導(dǎo)體物理的研究中,它可以用來測量載流子的有效質(zhì)量和提供能帶結(jié)構(gòu)的知識；在電工測量中，它還被用來測量電路中的電流和磁場；在激光通訊、激光雷達(dá)技術(shù)中，利用法拉第效應(yīng)可制成光頻環(huán)行器、調(diào)制器等重要器件；特別是在激光技術(shù)中，利用法拉第效應(yīng)，可制成光波隔離器或單通器，這些在激光多級放大技術(shù)和高分辯激光光譜技術(shù)都是不可缺少的器件。

[試驗(yàn)?zāi)康腯

通過試驗(yàn)研究磁致旋光現(xiàn)象，加深理解法拉第效應(yīng)。測出磁旋光玻璃的θ～β關(guān)系。計(jì)算樣品的維爾德常數(shù)。

[試驗(yàn)原理]

1．磁光效應(yīng)的物理起因

我們知道，兩個(gè)同頻率的垂直簡諧振動(dòng)能夠合成為一個(gè)圓運(yùn)動(dòng)，同樣，一個(gè)圓運(yùn)動(dòng)可以分解成一對相互垂直的簡諧振動(dòng)?，F(xiàn)在我們要探討的是：一個(gè)直線簡諧振動(dòng)可以分解為一對圓運(yùn)動(dòng)（即左旋圓偏振和右旋圓偏振為磁光介質(zhì)中光波的兩種傳播簡諧模式，這就是

??把一個(gè)直線簡諧振動(dòng)分解為一對圓運(yùn)動(dòng)的原因）。圖1，EL和ER是兩個(gè)大小相等（皆為A）

而不變的旋轉(zhuǎn)矢量。它們的角速度（±ω）大小相等方向相反。設(shè)在t=0時(shí)刻它們沿某一

XX超凡光電設(shè)備有限公司85507125）晶體磁光效應(yīng)試驗(yàn)

方向重合（圖1(a)），由于過任意時(shí)刻Δt后兩個(gè)矢量的角位移（±ωt）也大小相等方向

??相反，它們的合矢量E總保持在原來的方向上（圖1(b)），這時(shí)E的瞬時(shí)值為：

E?2Acos?t由此可見，EL和ER兩個(gè)旋轉(zhuǎn)矢量合成一個(gè)沿直線作簡諧振動(dòng)的矢量E，其振幅為

?????EE2A，方向永遠(yuǎn)在L，R瞬時(shí)位置的角平分線上。上述結(jié)論也可以反過來表達(dá)：即一個(gè)沿???直線作簡諧振動(dòng)的矢量E，可以分解成一對左、右旋的旋轉(zhuǎn)矢量EL和ER，它們的大小

??是矢量E的振幅之半，角速度的大小是矢量E的角頻率ω。

運(yùn)用這個(gè)原理到光學(xué)，就是線偏振光可以分解成左、右旋圓偏振光，而左、右旋圓偏振光可以合成為線偏振光。

為了解釋旋光性，菲涅爾作了如下假設(shè)：在旋光晶體中，線偏振光沿光軸傳播時(shí)分解成左旋和右旋圓偏振光（L光和R光），它們的傳播速度UL和VR略有不同，或者說二者折射率nL=C/vL,nR=C/vR不同，因而經(jīng)過旋光晶體時(shí)產(chǎn)生不同的位相滯后：

?2??R?nRd

?當(dāng)光束穿出晶體后左、右旋圓偏振光的速度恢復(fù)一致，我們又可以把它們合成起來考慮，如前所述，它們合成為一個(gè)線偏振光，其偏振方向在EL、ER瞬時(shí)位置的角平分線上（圖2）。由圖2（b）不難看出，此方向相對于原來的豎直方向轉(zhuǎn)過了一個(gè)角度?，其大小為：

?L?2?nLd

????(?R??L)?12?(nR?nL)d?上式說明，偏振面旋轉(zhuǎn)的角度?是與旋光晶片的厚度d成正比的，當(dāng)nR>nL時(shí)，?>0，晶體是左旋的；當(dāng)nR>nL時(shí)，?45o時(shí)，（1