2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：磁光效應(yīng)Magneto-optical effect

磁光效應(yīng)(Magneto-opticaleffect)

2磁光效應(yīng)(Magneto-opticaleffect)直線偏振光通過放在磁場(chǎng)中的透明介質(zhì)（如玻璃）時(shí)發(fā)生旋光現(xiàn)象

(1)磁致旋光---磁光Faraday效應(yīng)

3----一次電光效應(yīng)所需電壓比Kerr效應(yīng)要低，同樣可做成高速開關(guān)

法拉第（MichaelFaraday，1791—1867）偉大的英國物理學(xué)家、化學(xué)家。法拉第出身貧寒，自學(xué)成才，工作勤奮，熱心科普工作，是實(shí)驗(yàn)大師。他發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電解定律和磁致旋光效應(yīng)，提出了力線和場(chǎng)的概念，主張自然界的各種力相互有關(guān)，反對(duì)超距作用的觀點(diǎn)。J.C.麥克斯韋電磁場(chǎng)理論是在法拉第工作的基礎(chǔ)上建立的。法拉第的主要著作有《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》、《化學(xué)和物理學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》、《日記》。

1845年8月,法拉第研究電和磁對(duì)偏振光的影響,9月用過去研制的重玻璃做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原來沒有旋光性的重玻璃在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生旋光性，使偏振光的偏振面發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這是人類第一次認(rèn)識(shí)到電磁現(xiàn)象和光現(xiàn)象之間的關(guān)系。磁致旋光效應(yīng)后來稱為法拉第效應(yīng)。磁致旋光效應(yīng)Opto-magneticeffectTheFaradayeffect:thepolarizationrotationisproportionaltotheVerdetconstant

b

=VBdwherebisthepolarizationrotationangle,Bisthemagneticfieldstrength,disthedistance,andVisthe"Verdetconstant"ofthematerial.實(shí)驗(yàn)還表明，磁致旋光性與天然旋光性是有差別的。天然旋光性的右旋和左旋取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，與光的傳播方向無關(guān)；磁致旋光性的右旋和左旋與光相對(duì)于磁場(chǎng)的傳播方向有關(guān)，若光沿磁場(chǎng)方向傳播是左旋的，則逆著磁場(chǎng)方向傳播變?yōu)橛倚?。所以，線偏振光往返兩次通過天然旋光物質(zhì)，振動(dòng)面將恢復(fù)到原先的方位。而線偏振光往返兩次通過磁致旋光物質(zhì)情況就不同了，如果光沿磁場(chǎng)方向通過，振動(dòng)面左旋了q角，那么當(dāng)它沿原路徑逆著磁場(chǎng)返回時(shí)，物質(zhì)變?yōu)橛倚?，振?dòng)面又旋轉(zhuǎn)了q角，這樣往返兩次通過同一物質(zhì)振動(dòng)面共旋轉(zhuǎn)了2q角。利用磁致旋光的這種性質(zhì)，可以制成光隔離器、光調(diào)制器等器件。FaradayRotators中國制法拉第旋轉(zhuǎn)器7(1)磁致旋光---磁光Faraday效應(yīng)

8實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 旋轉(zhuǎn)角

Faraday效應(yīng)Verdet常數(shù)，與材料性質(zhì)、溫度、波長等有關(guān)Verdet

常數(shù) >0左旋；

Verdet常數(shù) <0右旋；如：玻璃Verdet

常數(shù)（500nm時(shí)）～0.0166o/厘米/高斯9控制電壓，即可控制旋光角的大小和方向，從而控制第二個(gè)偏振片后的光強(qiáng)光調(diào)制器10

光信號(hào)的調(diào)制－－通過光調(diào)制器，將攜帶信息的電信號(hào)通過光調(diào)制器轉(zhuǎn)換成調(diào)制的光信號(hào)。調(diào)制器被調(diào)制的光信號(hào)入射光束激光器電信號(hào)

包括：幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制11正向通過：反向通過：圖示：天然物質(zhì)的旋光性Faraday旋光效應(yīng)與天然旋光物質(zhì)的旋光的比較12