法拉第效应实验报告终结版
法拉第效应实验报告
法拉第效应一．实验目的1．初步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F θ与光波在介质中走过的路程l 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量H B 成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即F H VB l θ=()1比例系数V 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得常数，它与光频和温度有关。
几乎所有的物质都有法拉第效应，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（0V >）反之叫负旋（0V <）。
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。
而自然旋光则是可逆的，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。
含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可近似表示为：()122t V K λλ-=-()2这里K 是透射光波长t λ，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 值随波长而变的现象称为旋光色散。
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，可以看作是两柬等幅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。
介质中受原子核束缚的电子在人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 ，则在电子上将引起径向力M F ，力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。
因此，电子所受的总径向力可以有两个不同的值。
轨道半径也可以有两个不同的值。
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。
法拉第效应测量实验报告
一、实验目的1. 了解和掌握法拉第效应的原理及其在光学和电磁学中的应用。
2. 熟悉法拉第效应实验装置的结构和操作方法。
3. 测量法拉第效应产生的偏振面旋转角度，验证法拉第效应的基本规律。
4. 计算法拉第效应的费尔德常数，了解其与样品材料、磁场强度和光波波长之间的关系。
二、实验原理法拉第效应是指当一束平面偏振光通过含有重金属或稀土离子的光学介质时，在介质中沿光的传播方向加上一个强磁场，偏振面会发生旋转的现象。
这种现象与磁场强度、光波波长和样品材料有关。
法拉第效应的基本原理如下：1. 当光波通过介质时，光波的电场会使介质中的电子发生受迫振动，产生感应电流。
2. 感应电流产生的磁场与外加磁场相互作用，使得光波在介质中的传播速度发生变化。
3. 由于左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的传播速度不同，从而导致偏振面发生旋转。
法拉第效应的旋转角度θ与磁场强度B、光波波长λ、介质厚度d和费尔德常数V的关系为：θ = V B d λ三、实验装置1. 光源系统：包括白炽灯、透镜组、单色仪和斩光器。
2. 磁场系统：包括电磁铁、供电电源和特斯拉计。
3. 样品介质：选择含重金属或稀土离子的光学玻璃，制成圆柱状。
4. 旋光角检测系统：包括检偏测角仪、前置放大器、锁相放大器和光电倍增管。
四、实验步骤1. 连接实验装置，确保各部分连接正确。
2. 打开电源，调整光电倍增管电压至650V，观察输出指示，确保不过载。
3. 记录消光角，即法拉第转角的零点。
4. 逐渐增大磁场强度，分别在0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、750、760、770、780、790、800、810、820、830、840、850、860、870、880、890、900、910、920、930、940、950、960、970、980、990、1000Oe时测量检偏角。
近代物理实验(法拉第效应)
近代物理实验[实验名称]法拉第效应[实验目的]1.了解磁光效应现象和法拉第效应的机理。
2.测量磁致旋光角，验证法拉第—费尔德定律θ=VBL 。
3.法拉第效应与自然旋光的区别。
4.了解磁光调制原理。
[实验仪器]1、光源系统：白炽灯光源，单色仪，聚光灯筒，起偏镜；2、磁场系统：电磁铁，激磁电源，高斯计；3、样品介质系统：样品介质，样品盒；4、旋光角监测系统：检偏测角仪，光电倍增管，直流复射式检流计，高压电源；[实验原理]介质因外加磁场而改变其光学性质的现象称之为磁光效应。
其中，光通过处于磁场中的物质时偏振面发生旋转的效应较为重要，我们称这种偏振面的磁致旋转效应为法拉第效应。
它与克尔效应一起揭示了光的电磁本质，是光的电磁理论的实验基础。
法拉第在寻找磁与光现象的联系时首先发现了线偏振光在通过处于磁场当中的各向同性介质时其偏振面发生旋转的现象。
在磁场不是非常强时，偏振面的旋转角度 与介质的长度与磁感应强度在光的传播方向上的分量B 成正比BlV =θ 〔1〕比例系数V 成为维尔德〔Verdet 〕常数，它取决于光的波长和色散关系，一般物质的维尔德常数比较小，表1给出了几种材料的维尔德常数V 。
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，光矢量的旋转方向只由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。
线偏振光可看作两个相反偏振量σ+和σ–的圆偏振光的相干叠加，从原子物理知识可知，磁场将使原子中的振荡电荷产生旋进运动，旋进的频率等于拉莫尔频率，即 ωL =B m e ⋅,这里e 和m 分别为振荡粒子的电荷和质量，B 为磁场强度。
线偏振光的σ+和σ–分量有不同的旋进频率，分别为L ωω- 和L ωω+，相应的折射率n+和n-，相速度v+和v- 都不同，而在光学行为中是等效的，偏振面旋转角由下述等式得到，旋转角由光通过的材料长度l 决定,即 l c n n ⋅-=-+2)(ωθ〔2〕上式中，c 为光速，ω为入射光的频率，上式的推导较为简单，是建立在经典电磁理论的基础之上。
法拉第效应实验报告(2021年整理)
法拉第效应实验报告（2021年整理）
二极管现象是电流电压特性表明的一种现象，在1905年，德国物理学家布拉班尼斯·法拉第发现了二极管的原理。
法拉第实验的目的是从物理学的角度研究了电子束的限制，当空气中的气体受到高压线圈轴的电离时，电子束就会流动，当这些活动的电子束遇到其他可以加以阻止的障碍时，就会形成二极管现象从而改变电流的流向。
法拉第的实验设备主要由电源、燃料池和电流测量仪组成，电源用来为被试设备提供电源，燃料池用来装配气体放电和离子发射。
实验中，法拉第发现，在一个实验装置内，当普通气体放电中，电压波形是有一个上升后随着电流增加减少到基线的趋势，当电压到达一定水平时，气体就会发出能量例如紫外线，这被称作“离子发生”。
实验结果表明，在无加热的情况下，电流集中在一个方向并抵消了另一个方向的电流。
法拉第的实验结果也为后来电子设计奠定了基础，由于法拉第发现的“离子发生”现象，可以反映整个电路中电流的方向，在电子电路中，用二极管就可以实现开关功能。
同时，这也将对阻抗、容性和电容的应用产生了重大影响。
因此，法拉第的实验结果对我们在电子设计中的使用和理解电子学和电子技术有着至关重要的作用，他在研究电子学方面作出的贡献有力地推动了电子技术的发展，也使我们可以更加深入地理解和研究电子学，从而用于制作999种有用的电子产品。
法拉第定律实验报告
法拉第效应实验报告材料科学系材料物理专业周三A23组实验日期11/25-12/16一、实验原理1845年，英国科学家法拉第在研究光现像与电磁现象的联系时，发现平面偏振光沿着磁场方向通过磁场中的透明介质时，光的偏振面发生了旋转，其旋转的角度正比于磁感应强度及光波通过介质的路程。
这种现象叫做磁致旋光效应或法拉第效应。
实个发现在物理学史上有着重要的意义，这是光学过程与电磁学过程有密切联系的最早证据。
1.1在磁场介质下的旋光作用在磁场作用下，处于磁场中的物质呈现各向异性，其光轴方向为沿着磁场的方向。
当一束平面偏振光沿着磁场方向通过磁场中介质的时候，在磁场B的作用下，它的电矢量的振动方向旋转了一个角度，也就是该平面偏振光的偏振面旋转了一个角度。
设介质的厚度为D，E L的传播速度为v L，E R的传播速度为v R，则有θ=ω(t R−t L)=ω(Dv R −Dv R)=ωDc(n R−n L)，即φ=ωD2c(n R−n L)(2)，其中n R为右旋偏振光的折射率，n L为左旋偏振光的折射率，c为真空的光速。
1.2法拉第旋光角的计算在磁场B的作用下，平面偏振光通过介质时，光子与轨道电子发生交互作用，使轨道电子发生能级跃迁。
跃迁时轨道电子吸收角动量∆L=∆L轴=±ℎ，跃迁后轨道电子动能不变而是能增加∆V，左旋光∆V L=eB2m ℏ，右旋光∆V R=−eB2mℏ。
我们知道，介质对光的折射率是光子能量ℏω的函数n=n(ℏω)，在磁场作用下，左旋光子能量为n L(ℏω)=n(ℏω−∆V L)，因此n L(ω)=n(ω−∆V Lℏ)≈n(ω)−dn dω·∆V Lℏ=n(ω)−eB2m·dndω(9)，同理，我们可以得到n R(ω)=n(ω)+eB2m·dndω(10)，将(9)(10)式代入(2)中，得到φ=DBe2mc ·ω·dndω(11)，由ω=2πcλ，得φ=−DBe2mc·λ·dndλ，即φ=V(λ)DB，这就是法拉第效应的计算公式，其中V(λ)为费德尔常数，D为介质厚度，B为磁感应强度。
法拉第效应实验报告
实验报告法拉第效应学号:1010239 姓名:黄万通实验时间:2013年3月19日下午一、实验背景在磁场中,光与物质的电磁作用成为磁光效应，有三种表现：（1）塞曼效应把具有光辐射的原子在磁场中，原子光谱发生分裂的现象；（2）法拉第效应在磁场作用下，平面偏振光沿着磁场方向通过放在此磁场中的透明介质时，光的偏振面发生旋转的现象；（3）弗埃特效应在磁场作用下，平面偏振光沿着垂直磁场方向通过放在此磁场中的透明介质时，光便产生双折射的现象；二、实验目的(1)了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制；(2)掌握旋光角的测量方法，学会使用有关仪器；(3)学会用重要物理量的经典值验证实验原理和实验精度。
三、实验原理把样品（任何透明固体和液体）介质放在均匀磁场中，使一束平面偏振光沿着磁场方向透过该样品，结果其透射光仍为平面偏振光，但偏振角却旋转了一个角度，旋转角度的大小正比于磁场强度。
（1）在磁场作用下的旋光作用在磁场作用下,处于磁场中的介质呈现各向异性,其光轴方向为沿着磁场的方向。
把电矢量E 看成两个圆偏光成分（左旋偏振光E L 和右旋偏振光E R ）的矢量合成。
则在磁场作用下通过介质时，由于E R 比E L 慢，通过介质后的E L 和E R 之间将产生位相差θ，合成矢量E 将旋转一个角度φ=θ2，有：()D D =R L R L Dn n V V c ωθω⎛⎫-=-⎪⎝⎭()=2R L Dn n cωϕ-其中D 为介质厚度，n R 为在磁场作用下，右旋偏光通过介质的折射率，n L 为在磁场作用下，左旋偏光通过介质的折射率。
（2）法拉第旋光角的计算介质中原子的轨道电子具有磁偶极矩和势能V 有：平面偏振光通过介质时，光子与轨道电子发生交互作用，使轨道电子发生能级跃迁，势能增加。
介质对光的折射率为:()n n ω=在磁场作用下，具有能量ℏω的左旋光子所遇到的轨道电子能级结构，等价于不加磁场时能量为ℏω−∆U L 的左旋光子所遇到的轨道电子能级结构。
法拉弟实验报告
法拉弟实验报告法拉弟实验报告引言法拉弟实验是一项经典的物理实验，通过探究电磁感应现象，揭示了电磁学的重要原理。
本篇报告将详细介绍法拉弟实验的背景、目的、实验过程、结果及对实验结果的分析和讨论。
一、背景法拉弟实验是由英国物理学家迈克尔·法拉弟于1831年首次进行的。
在实验中，法拉弟使用了一个螺线管和一个磁铁，通过相对运动产生的磁场变化来产生电流。
这一实验揭示了电磁感应的基本原理，为后来的电磁学理论的发展奠定了基础。
二、目的本次实验的目的是验证法拉弟实验的原理，即当磁铁相对于螺线管运动时，会在螺线管中产生感应电流。
同时，我们还将通过实验探究一些与感应电流相关的因素，如磁场强度、运动速度等。
三、实验过程1. 准备工作：首先，我们准备了一个螺线管和一个磁铁。
螺线管的线圈数、线圈面积等参数需要提前测量并记录下来。
同时，我们还准备了一个万用表和一台电源供电。
2. 实验设置：将螺线管固定在一个平稳的支架上，并将磁铁放置在螺线管的一侧。
保持磁铁与螺线管的距离一定，并确保磁铁与螺线管的相对运动方向垂直。
3. 实验操作：通过改变磁铁与螺线管的相对运动，观察螺线管中是否会产生电流，并使用万用表测量电流的大小。
同时，我们还可以改变磁铁的位置、螺线管的线圈数等因素，以探究对感应电流的影响。
四、结果分析根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 当磁铁相对于螺线管运动时，螺线管中会产生感应电流。
这一结果验证了法拉弟实验的原理。
2. 感应电流的大小与磁场强度、运动速度等因素有关。
当磁场强度增大或运动速度增加时，感应电流也会增大。
五、实验应用法拉弟实验的原理和应用广泛，对现代科技的发展做出了巨大贡献。
以下是一些实际应用的例子：1. 发电机：发电机的工作原理就是基于法拉弟实验的原理。
通过转动磁场和线圈之间的相对运动，产生感应电流，从而实现电能的转化和传输。
2. 感应炉：感应炉利用感应电流的热效应，将电能转化为热能。
它在冶金、加热等领域有着广泛的应用。
法拉第实验报告
4600 0.00029 1082
4800 0.00025 618
5000 0.00023 2411
5200 0.00020 9849
5400 0.00019 1787
5600 0.00017 3741
5800 0.00016 1329
6000 0.00014 8918
作出样品介质的波长～费德尔常数关系图如下图所示
4800 7.075 13.4 20.95
5000 6.05 12.125 17.675
法拉第效应实验报告
法拉第效应实验报告法拉第效应是指当导体在磁场中运动时，会在导体两端产生感应电动势的现象。
这一现象是由英国物理学家迈克尔·法拉第在19世纪首次发现并描述的。
在本次实验中，我们将通过简单的实验装置来观察和验证法拉第效应的存在，并对其产生的原理进行分析和探讨。
实验材料和装置：1. 直流电源。
2. 导线。
3. 磁铁。
4. 电压表。
实验步骤：1. 将直流电源连接好，接通电源。
2. 将导线绕制成一个小圈，将磁铁放入圈内。
3. 将电压表连接到导线两端，观察电压表的读数。
实验结果：在实验进行过程中，我们观察到了明显的电压表读数变化。
当磁铁在导线圈内运动时，电压表的读数随之发生变化，表明在导线两端产生了感应电动势。
这一现象正是法拉第效应的典型表现。
实验分析：根据法拉第效应的原理，当导体在磁场中运动时，导体内的自由电子将受到磁场力的作用，从而在导体两端产生感应电动势。
这一感应电动势的大小与导体的速度、磁场的强度以及导体的长度等因素有关。
在本次实验中，磁铁在导线圈内运动，导致导线内的自由电子受到磁场力的作用，从而产生了感应电动势，表现为电压表的读数变化。
结论：通过本次实验，我们验证了法拉第效应的存在，并对其产生的原理进行了分析和探讨。
法拉第效应在现代电磁学中具有重要的理论和实际应用价值，对于理解电磁感应现象和设计电磁设备具有重要意义。
综上所述，法拉第效应是电磁学中的重要现象，通过本次实验，我们对其有了更深入的理解。
希望本次实验能够对大家对法拉第效应有所帮助，也希望大家能够继续对电磁学知识进行深入学习和探索。
近代物理实验报告—法拉第效应
法拉第效应一、引言1845年英国物理学家法拉第发现原本没有旋光性的铅玻璃在磁场中出现了旋光性，这种磁致旋光现象即法拉第效应。
随后费尔德的研究发现法拉第效应普遍存在于固体、液体、和气体中，只是大部分物质的法拉第效应很弱。
法拉第效应只是磁光效应中的一种。
磁光效应是描述在磁场的作用下，具有固有磁矩的介质中传播的光气无力性质发生变化的现象，比如光的频率，偏振面，相位等性质发生了变化。
法拉第效应的应用领域极其广泛，可用于物质结构的研究、光谱学和电工测量等领域。
此外利用法拉第效应原理制成的各种可快速控制激光参数的元器件也已广泛地应用于激光雷达、激光测距、激光陀螺、光纤通信中。
本实验的目的是通过实验理解法拉第效应的本质，掌握测量旋光角的基本方法，学会计算费尔德常数。
二、实验原理法拉第效应就是，当线偏振光穿过介质时，若在介质中加一平行于光的传播方向的磁场，则光的振动面将发生旋转，振动面转过的角度称为法拉第效应旋光角。
实验发现θ＝VBL （1）其中θ为法拉第效应旋光角，L 为介质的厚度,B 为平行与光传播方向的磁感强度分量,V 称为费尔德常数，它由材料本身的性质和工作波长决定的，表征物质的磁光特性。
一般约定，当光的旋转方向与产生磁场的电流的方向一致时，称法拉第旋转是左旋，V>0;反之则叫右旋,V<0。
法拉第效应与自然旋光不同在于：法拉第效应对于给定的物质，偏振面的旋转方向只由磁场的方向决定而与光的传播方向无关，光线往返一周，旋光角将倍增，这叫做法拉第效应的“旋光非互易性”。
而自然旋光过程是可逆的。
1、法拉第效应原理的菲涅尔唯象理论一束平面偏振光可以分解为两个不同频率等振幅的左旋和右旋圆偏振光。
在没有外加磁场时，介质对它们具有相同的折射率和传播速度，他们通过距离为 的介质后，他们产生的相位移相同，不发生偏转。
当有外磁场时，由于磁场使物质的光学性质改变，两束光具有不同的折射率和传播速度，产生不同的相位移：2L L n l πϕλ=（2）2R R n l πϕλ=（3）其中，L ϕ、R ϕ分别为左旋、右旋圆偏振光的相位，L n 、R n 分别为其折射率，λ为真空中的波长。
法拉第效应实验报告
消光位置附近，光强变化曲率小，难以直接测量， 需利用对称测量法。
（2）旋光角的测量 φ=φˈ-φ0
2.测量数据-不同磁场强度、不同入射波长下的偏振面旋转角测量：
3.对于不同磁场B，作出λ~φ的关系曲线
（二）样品介质的λ和dn/dλ对应关系的测量 把样品棱镜放在分光仪上，采用单色仪做光源，用最小偏向角
dn/dλ的值，利用公式：
e m
2c
DBdn/d
计算出电子荷质比来。
（二）计算样品介质费德尔常数：
V
DB
五、参考文献
[1]高立模等. 《近代物理实验》. 南开大学出版社，2006.
实验4-6 法拉第效应
实验目的和要求
1.了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制； 2.掌握旋光角的测量方法，学会使用有关仪器； 3.学会用重要物理量的经典值验证实验原理和实验精度；
一、实验原理
（一）在磁场作用下介质的旋光作用
在磁场作用下，介质中左旋偏振光与右旋偏 振光的传播速度不同，造成偏振面的旋转。
（三）样品介质系统 1. 样品介质：选用光学玻璃，做成三棱镜形状，四面抛成光学面；
既可以放在磁场中做旋光样品，也可以放在分光仪上测样品介质 的色散关系λ~dn/dλ； 2. 样品盒和支架：铜材料做成。
（四）旋光角检测系统 1. 检偏测角仪：用来检测偏振光的偏振方位； 2. 光电倍增管：用来接收检偏后出射的光信号，转换成电信号输出
给直流复射式检流计； 3. 直流复射式检流计：用来接收光电倍增管输出的电流信号； 4. 高压电源：用来提供光电倍增管工作电压。 （五）最小偏向角测量系统
1. 白炽光源；
2. 单色仪；
3. 分光仪：用来测量样品介质对应不同波长λ和最小偏向角θ的对应关 系。
法拉第效应实验报告总结
一、实验背景法拉第效应是电磁学和光学领域中的一个重要现象，由英国物理学家迈克尔·法拉第于1845年发现。
当一束平面偏振光通过一个介质，并在此介质中加上一个沿光传播方向的磁场时，光的偏振面会发生旋转，这种现象称为法拉第效应。
本实验旨在通过实验验证法拉第效应，并探究其影响因素。
二、实验目的1. 了解法拉第效应的原理和实验装置。
2. 通过实验验证法拉第效应的存在。
3. 探究法拉第效应的影响因素，如磁场强度、光波波长、介质材料等。
4. 熟悉实验数据处理方法，提高实验技能。
三、实验原理法拉第效应的实验原理基于法拉第旋光定律，即当一束平面偏振光通过介质时，如果沿光传播方向加上一个磁场，光的偏振面将发生旋转。
旋转角度与磁场强度、光波波长、介质材料等因素有关。
法拉第旋光定律可表示为：θ = V B l其中，θ为偏振面的旋转角度，V为法拉第常数，B为磁场强度，l为光在介质中传播的距离。
四、实验装置与步骤1. 实验装置：实验装置主要包括光源系统、磁场系统、样品介质、旋光角检测系统等。
2. 实验步骤：（1）将光源发出的光经过透镜聚焦后，通过单色仪选出特定波长的光。
（2）将选出的光通过起偏器成为平面偏振光。
（3）将平面偏振光通过电磁铁产生的磁场区域，观察偏振面旋转情况。
（4）调节磁场强度，记录不同磁场强度下偏振面的旋转角度。
（5）改变光波波长，重复步骤（3）和（4）。
（6）改变样品介质，重复步骤（3）和（4）。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当一束平面偏振光通过介质并在此介质中加上一个沿光传播方向的磁场时，光的偏振面会发生旋转，验证了法拉第效应的存在。
2. 实验结果表明，法拉第效应的旋转角度与磁场强度成正比，符合法拉第旋光定律。
3. 实验结果表明，法拉第效应的旋转角度与光波波长成反比，即光波波长越长，旋转角度越小。
4. 实验结果表明，法拉第效应的旋转角度与样品介质材料有关，不同材料具有不同的法拉第常数。
法拉第效应实验报告完整版法拉效应实验报告
法拉第效应实验报告引言法拉第效应是指材料中存在自发磁化现象的一种物理现象。
它是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1845年首次研究得出的，因此被命名为法拉第效应。
本实验旨在通过构建一个简单的法拉第效应实验装置，观察和测量不同温度和磁场条件下材料的磁化程度，以及研究法拉第效应对磁性材料的影响。
实验装置与方法实验所需的主要装置和材料有：热电偶、磁铁、直流电源、毫伏表、铁片等。
实验分为以下几个步骤：1. 准备工作：将毫伏表连接到合适的测量范围，并将直流电源连接到实验装置上。
2. 温度控制：使用热电偶测量温度，并通过调节热源的加热或降温来控制温度。
3. 施加磁场：将磁铁放置在材料附近，并调节磁铁的位置和朝向，以施加合适的磁场强度。
4. 测量磁场强度：使用毫伏表测量磁场强度，记录在不同位置和磁场强度下的数值。
5. 测量磁化程度：使用毫伏表测量材料的磁化程度，记录在不同温度和磁场条件下的数值。
实验结果与讨论通过上述实验方法，我们获得了一系列在不同温度和磁场条件下的实验数据。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 磁场强度对材料磁化程度的影响：实验结果显示，随着磁场强度的增加，材料的磁化程度也增加。
这与法拉第效应的基本原理相吻合，即磁场会导致材料中的磁性微区域重新排列，从而增强整体的磁化程度。
2. 温度对材料磁化程度的影响：实验结果显示，在相同的磁场强度下，随着温度的增加，材料的磁化程度减小。
这是因为高温会破坏材料中的磁性微区域，使得整体的磁化程度降低。
3. 法拉第效应的应用：法拉第效应广泛应用于磁性材料的磁化控制和传感器等领域。
通过控制磁场和温度条件，可以实现对材料磁化程度和磁性特性的精确控制，从而实现一系列应用需求。
结论通过本实验，我们成功观察和测量了法拉第效应在磁性材料中的表现，并研究了不同温度和磁场强度对材料磁化程度的影响。
实验结果验证了法拉第效应的基本原理，并揭示了其在磁性材料的应用中的重要作用。
物理实验报告_法拉第效应
实验题目：法拉第效应摘要：本实验利用磁光调制器将激光调制后，再经过装有样品的磁场旋转，通过倍频法测相应的旋光角。
并比较了不同样品的旋光特性，并验证了法拉第旋光具有不可逆性。
使得法拉第效应的本质更易理解。
其中动手设计的部分更锻炼了思考和实践能力。
关键词：法拉第效应，磁光调制器，MR3，ZF6，互易性，关系图。
引言：1845年法拉第发现了磁致旋光现象，称为法拉第效应。
这是人类第一次认识到电磁现象与光现象的联系。
后来，费尔德发现法拉第效应普遍存在于固体、液体和气体。
法拉第效应只是磁光效应中的一种，磁光效应有很多类型，常见的有法拉第效应、塞曼效应、克尔效应、科顿-穆顿效应和磁激发光散射。
法拉第效应的应用领域极其广泛。
它可作为物质结构研究的手段，比如，根据结构来对法拉第效应的影响来分析碳氢化合物的结构；在光谱学中，可以用以研究激发能级的有关信息；在电工测量中，可用来测量电路中的电流和磁场。
如今利用法拉第效应原理制成的偏频盒、旋转器、环行器、相移器、锁式开关、Q开关、光纤隔离器等能快速控制激光参数的各种元器件，已广泛应用于激光雷达、激光测距、激光陀螺、光纤通信重。
实验原理: 所谓法拉第效应是指，在光的传播方向加一强磁场时，平面偏振光穿过磁场中样品后，偏振面将偏转一个角度，如图1-1所示。
其偏转角θ满足关系式：θ＝VBL (1)图表1-1 平面偏振光沿磁场通过介质时偏振面偏转其中V称为费尔德常数，由材料本身性质和工作波长决定，在顺磁、弱磁和抗磁性材料中，V通常为常数，即θ与B具有线性关系；而在铁磁或亚铁磁材料中，θ与B不再是简单的线性关系。
在不同的介质中，光的偏振面旋转的方向也可能不同，且其方向与外磁场方向有关。
一般约定，旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致时，法拉第旋转是左旋的，V>0;反之则V<0,是右旋的。
法拉第旋光方向只由磁场方向决定，与传播方向无关，具有不可逆性。
而自然旋光过程是可逆的。
法拉第效应实验报告(2021年整理)
法拉第效应实验报告（2021年整理）一、实验目的通过对法拉第效应实验的学习与探究，了解电磁感应现象，理解电磁感应定律，掌握用示波器观察电磁感应现象的方法。
二、实验原理法拉第效应是指磁场变化所产生的电动势，即电磁感应现象。
电磁感应定律指出，磁通量的变化率与由此产生的电动势成正比，即$$ε= -\frac{\DeltaΦ}{\Delta t}$$其中，ε表示电动势，ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示变化的时间。
磁通量Φ与磁场的强度B、磁场的面积S和夹角θ有关。
因此，当磁场强度B、面积S或夹角θ发生变化时，磁通量Φ也随之变化，从而产生电动势。
三、实验器材与实验步骤实验器材：磁铁、线圈、计时器、示波器等。
实验步骤：1. 将磁铁放置在线圈的中心位置，使线圈与磁铁的距离为5厘米左右。
2. 将线圈接在示波器上，并调整示波器的触发方式和时间基准。
3. 移动磁铁，使磁铁的南、北极分别靠近线圈的两端，然后再将磁铁移回原来的位置，重复多次。
4. 观察示波器上的波形变化，并记录相关数据。
四、实验结果与分析在进行实验时，根据电磁感应定律，移动磁铁会产生磁通量的变化，从而产生电动势。
由于磁场的变化是周期性的，因此我们可以通过示波器观察到周期性的电动势波形。
根据实验记录的数据分析发现，当移动磁铁时，示波器上的波形会出现变化，其周期和幅值也会随着移动磁铁的快慢而变化。
当磁铁靠近线圈时，电动势波形呈现出正半周；当磁铁远离线圈时，电动势波形呈现出负半周。
这是因为磁通量在增加时，电动势为正，而在减少时，电动势为负。
此外，实验还发现，在磁铁靠近线圈的瞬间，电动势波形发生了突变，这是因为磁场强度的变化导致电动势的剧烈变化。
五、实验结论通过对法拉第效应实验的学习与探究，我们深刻认识了电磁感应现象的本质，理解了电磁感应定律的原理，掌握了用示波器观察电磁感应现象的方法。
通过实验的结果分析，我们确认了磁场的变化会导致磁通量的变化，进而引起电动势的产生。
法拉第旋光效应实验报告.
法拉第旋光效应实验报告.
法拉第旋光效应是指当线偏振光通过某些具有旋光性质的物质时，在不同的方向上旋
转不同程度的旋光角度。
这种现象对于研究物质的光学性质具有重要意义，因此被广泛应
用于化学、生物学、医学等领域中。
本实验旨在探究法拉第旋光效应的基本原理和应用。
实验装置主要由测角仪、溶液样品、线偏振器以及光源等组成。
实验开始前，我们先
调节测角仪，使其水平仪的气泡位于中心位置，并对光谱仪的角度进行校准。
然后用准确
的方式测量了导线钳的宽度并将样品夹在导线钳中。
为了测量旋光角的大小和方向，我们
需要用线偏振器调节入射光的偏振方向，使其与样品的主轴方向垂直，并用测角仪测量通
过样品前后线偏振器的偏转量来计算出旋转角度。
在本实验中，我们选取了纯左旋的脯氨酸溶液和右旋的葡萄糖溶液作为样品进行实验。
结果表明，当我们改变入射光的波长和浓度时，样品的旋光角度也随之变化。
此外，样品
的旋光方向也取决于其分子结构和对入射光偏振的响应方向。
这些实验结果提供了强有力
的证据证明了法拉第旋光效应的存在，并更深入地揭示了物质的结构和性质。
总的来说，本实验通过测量旋光效应的旋转角度和方向，对比不同样品的表现，研究
了其基本原理和应用，并探究了样品的结构与性质之间的关系。
追求准确性和精度的态度，让我们更深刻地理解了法拉第旋光效应的本质，为后续的探索打下了良好的基础。
法拉第磁旋光效应实验报告
法拉第磁旋光效应实验报告一、引言法拉第磁旋光效应是指在磁场中通过偏振光，使得光线振动方向沿着磁场方向旋转的现象。
这一现象在物理学领域具有重要的意义，也被广泛应用于光学仪器中。
本文将对法拉第磁旋光效应实验进行详细介绍。
二、实验原理1. 法拉第效应法拉第效应是指在电场或磁场中，通过介质传播的偏振光线的振动方向发生改变的现象。
其中，在磁场中产生的现象被称为法拉第磁旋光效应。
2. 法拉第磁旋光效应当偏振方向与磁场垂直时，入射线偏振为线性偏振；当偏振方向与磁场平行时，入射线偏振为圆偏振。
在这种情况下，通过介质的光线会发生沿着磁场方向旋转的现象。
3. 实验装置本实验所需装置包括：He-Ne激光器、铜管、电源、反射镜、透镜等。
4. 实验步骤（1）将铜管置于强磁场中，使得通过铜管的光线方向与磁场垂直。
（2）调整透镜和反射镜的位置，确保激光器发出的光线经过铜管后能够被反射回来。
（3）分别测量磁场强度和通过铜管前后的偏振角度差，计算出法拉第旋转角度。
三、实验结果在实验过程中，我们测得了通过铜管前后的偏振角度差为20°，磁场强度为1.5T。
根据计算公式，我们得到了法拉第旋转角度为0.03°。
四、误差分析在实验过程中，存在一些误差因素会对实验结果产生影响。
例如，在调整透镜和反射镜位置时可能存在误差；测量偏振角度时也可能存在读数误差等。
五、结论本实验成功地验证了法拉第磁旋光效应，并且得到了较为准确的法拉第旋转角度。
同时，在实验过程中也发现了一些可能会影响实验结果的误差因素。
这些都为今后进一步深入研究提供了参考依据。
法拉第效应实验报告完整版
南昌大学物理实验报告学生姓名：学号：39 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：法拉第效应一、实验目的1.了解和掌握法拉第效应的原理；2.了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理；3.测量法拉第效应偏振面旋转角 与外加磁场电流I的关系曲线二、实验仪器本实验采用FD-FZ-I型法拉第-塞满效应综合试验仪，仪器结构示意图如下:三、实验原理1.法拉第效应1845年法拉第发现磁场会引起磁性介质折射率变化而产生旋光现象，即加在介质上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转，且光波偏振面偏转角（磁致旋光角）与光在介质中通过的长度D及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比。
此即为法拉第效应。
法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的法拉第效应稍明显些，而有些晶体如YIG等的法拉第效应较强。
同时，由于法拉第效应弛豫时间极短，对温度稳定性要求低。
故法拉第效应有许多重用的应用，如光纤通讯中的磁光隔离器、单通器，激光通讯，激光雷达等技术中的光频环行器、调制器等，以及磁场测量的磁强计等。
磁光隔离器可减少光纤中器件表面反射光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛用于激光多级放大技术和高分辨的激光光谱技术，激光选模等技术中。
在磁场测量和电流方面，可测量脉冲强磁场、交变强磁场、等离子体中强磁场、低温超导磁场、几千-几千KV的高压电流等。
此外，利用法拉第效应还可研究物质结构、载流子有效质量、能带等。
不同物质偏振面旋转方向可能不同。
通常规定：振动面的旋转方向和产生磁南昌大学物理实验报告学生姓名：刘惠文学号：39 专业班级：应物101班实验时间：教师编号：T017成绩：场的螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋(V＞0)；反之，叫做负旋(V＜0)。
对于给定物质，其固有旋光效应沿顺光线和逆光线方向观察时线偏振光的振动面的旋向完全相反，因此，当光波往返两次穿过固有旋光物质时振动面复位。
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法拉第效应实验报告学号： 姓名：实验日期：2013年9月16日 指导教师：廖红波【摘要】 本实验中，我们通过磁场与电感线圈电流的对应关系来确定磁场。
通过使用消光法和磁光调制法测定了MR3和ZF7的法拉第磁致旋光效应，并测定了样品的旋光角，计算给定条件下的费尔德常数，得到MR3-2的费尔德常数为−105.9000rad T ∗m ⁄，ZF7的费尔德常数为19.0750rad T ∗m ⁄。
最后设计实验验证了法拉第效应的旋光非互易性，并依此区分自然旋光和法拉第旋光。
关键词：法拉第效应、磁光调制法、消光法、费尔德常数、旋光非互易性一、引言19世纪中至20世纪初是科学发现的黄金时期，若干种对于了解固体物理特性并揭示其内部电子态结构有着重要意义的磁光效应现象相继被发现。
1845年，英国物理学家法拉第（Faraday ）发现了法拉第效应。
法拉第效应的非旋光互易性使得它在激光技术、光纤通信技术中获得重要应用。
此次实验就是利用晶体的磁光学原理，通过消光法和磁光调制法测定MR3和ZF7晶体的θ−B 关系曲线并得出MR3和ZF7晶体的费尔德常数，区分了石英晶体自然旋光与MR3玻璃磁致旋光的“旋光非互易性”。
二、 实验原理：法拉第效应就是当在光的传播方向上加上一个强磁场时，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。
实验结果表明，光的偏振面旋转的角度θF 与其在介质中传播的距离及l 介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B 成正比，即()F d V Bl θλ= （1）上式中，比例系数d V 称为费尔德常数，它由材料本身的性质和工作波长决定，表 征物质的磁光特性。
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，偏振面的旋转方向只由磁场的方向决定而和光的传播方向无关。
法拉第效应是不可逆的光学过程，光线往返一种，旋光角将倍增，这称为法拉第效应的“旋光非互易性”。
而自然旋光过程是可逆的，旋光方向和光的传播方向有关，本实验中如何判定自然旋光和法拉第效应也是根据这一性质来设计实验的。
1、法拉第效应原理一束平行于磁场方向传播的平面偏振光E（E表示电场强度矢量），可以看作两束等幅的左旋ΕL和右旋E R圆偏振光的叠加。
在没有外加磁场时，介质对这两种圆偏振光具有相同的折射率和传播速度，通过距离为l的介质后，两种偏振光产生的相位移相同，因此透过介质后平面偏振光的振动面不发生偏转；当有外加磁场存在时，由于磁场使得物质的光学性质发生改变，左旋和右旋圆偏振光在介质中具有不同的折射率和传播速度，使得相位移等发生变化。
经典电动力学中的介质极化和色散的振子模型中加磁场后电子的运动方程可以写成m d2rdt2+kr=−eE−e(drdt)×B (2)根据式(2)通过假设并利用光学、电动力学、经典电子论等相关知识可以得到θF=eλ2cm dndλBl (3)令V d(λ)=eλ2cm dn dλ（4）V d(λ)就是前面定义的费尔德常数，λ为入射波的波长，dn dλ⁄为介质在无磁场时的色散。
因此（4）式就是法拉第旋光角的计算公式（1）。
2、测量法拉第旋光角1)消光法：利用了偏振光与检偏器垂直时光强最小即消光现象来测量。
2）磁光调制倍频法磁光调制器如图2所示，它利用法拉第效应使通过的平面偏振光的偏振方向做小角度简谐振动θ’=θ0sinωt，那么透过检偏器A的光强为I(α+θ’)=I0cos2(α+θ’)= I0 [1+cos2（α+θ’）]/2，α为起偏器P和检偏器A之间的夹角。
在检偏器后放置光电二极管就可以使用示波器显示光强变化的频率。
图2 磁光调制倍频法原理图若在图1中的检偏器A前插入一个待测样品，经过调制后的线偏振光通过样品当样品被磁化时，偏振面由原来的P方向旋转 θF角后变为P‘方向，并在 θF±θ’范围内摆动。
若检偏器语序通过的光的偏振方向A与 θF的夹角为β，则透过检偏器后的强度为I=I0cos2(β±θ′)=I0[cos2β∓2θ0cosβsinβsinωt+12θ02sin2β(1−cos2ωt)] (5)当β=90°时，处于消光位置，基频信号消失，仅剩倍频信号。
由（13）式得到透过检偏器的光强为：I=12I0θ02(1−cos2ωt)（6）根据样品放入前后出现倍频信号的位置（由示波器上的波形变化观察）就可得到法拉第旋光角。
三、实验内容实验仪器：法拉第效应实验仪，磁光调制器，He-Ne激光器，示波器，起偏器，特斯拉计等。
实验装置如图：图3 法拉第旋光角测量装置图实验步骤：1.测定磁场的均匀性及磁场的标定。
2.测定励磁电流I与磁感应强度B的关系。
作出I-B的关系曲线，并分析实验结果。
3.测定ZF6/ZF7和MR3玻璃的θ-B关系曲线利用步骤2得到的关系曲线，分别用消光法和倍频法测出在不同磁场B下MR3和ZF7的旋光角θ，分别作出θ−B关系曲线，对实验结果进行分析，判断样品的旋光方向，并根据样品厚度计算出费尔德常数。
4.测定石英晶体自然旋光的旋向和旋光角。
5.区分石英晶体自然旋光与MR3玻璃磁致旋光的“旋光非互易性”。
利用已有的实验装置、半反半透镜和全反镜，根据图4调整仪器。
图4 区分石英晶体自然旋光与MR3-2磁致旋光光路图利用消光法分别测得在此光路下石英晶体和MR3玻璃的旋光角，并和θ−B关系曲线下得到的理论值进行比较，分析石英晶体自然旋光与MR3玻璃磁致旋光的区别，得出MR3玻璃磁致旋光的“旋光非互易性”。
四、实验数据处理与实验结果：1、磁场标定：由实验数据得到B-I关系曲线如图5。
图5 B-I关系曲线得到B与I的线性拟合关系式为：B=0.3009I+0.0099，R2=1，（7）以下的磁场大小均由该关系式确定。
2、测量三条θ−B关系曲线（图6、图7、图8为将角度转化成弧度制后得到的）（1）用消光法测量ZF7的费尔德常数，得到的ZF7的θ-B关系曲线如图6图6 消光法测得的ZF7的θ−B关系曲线由图6得到的θ与B的线性拟合关系式：θ=0.1526B−0.0097，R2=0.9962，（8）ZF7样品的厚度为8mm,可以得到费尔德常数大小为V d(λ)=0.1526/T0.008=19.0750rad T∗m⁄（9）观察到旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致,所以V d(λ)>0，法拉第旋转是左旋的。
（2）用消光法测量MR3-2的费尔德常数，得到的MR3-2的θ-B关系曲线如图7图7 消光法测得的MR3-2的θ−Β关系曲线得到的θ与B的线性拟合关系式：θ=0.6354B+0.0121，R2=0.997，（10）因为原测量值得到的θ为负值，此图像中，各点的θ取的是绝对值（相反数）。
MR3-2样品的厚度为6mm。
所以可以得到费尔德常数为：V d(λ)=−0.6354/T0.006=−105.9000rad T∗m⁄（11）观察到旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向相反，所以V d(λ)<0,法拉第旋转是右旋的。
（3）用倍频法测量MR3-2的费尔德常数，得到的MR3-2的θ-B关系曲线如图8图8 倍频法测得的MR3-2的θ−Β关系曲线得到的θ与B的线性拟合关系式：θ=0.6721B−0.0043，R2=0.998，（12）因为原测量值得到的θ为负值，此图像中，各点的θ取的是绝对值（相反数）。
MR3-2样品的厚度为6mm，可以得到费尔德常数为：V d (λ)=−0.6721/T 0.006=−112.0167rad T ∗m ⁄ （13）观察到旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向相反，所以V d (λ)<0,法拉第旋转是右旋的。
比较（11）和（13）式可知，两种方法测得的费尔德常数稍有差异，而且倍频法得到的图像的线性拟合要比用消光法得到的数据的线性拟合好一些。
主要的误差来源是因为用消光法读数时，最低位置不能很好的确定。
（4）石英晶体旋光角表一：石英晶体的旋光角的测量根据自然旋光旋向的判断规则，得到石英晶体的旋向是左旋。
3、 区别自然旋光效应和法拉第旋光效应MR3玻璃磁致旋光的旋光非互易性探究：MR3样品在光两次透过后测量值与根据样品的θ-B 曲线计算得到的一次透过后的数值比较，见表二。
：表二：MR3样品在光两次透过后测量值与计算得到的一次透过后的数值比较石英晶体的自然旋光探究，实验数据见表三表三：石英晶体在光两次透过后测量值与理论上的一次透过后的数值比较由表二和表三的实验数据可知在MR3玻璃磁致旋光中，光两次透过后的旋光角并没有互相抵消，考虑系统和读数误差的情况下大致等于两次透过的数值之和，即近似等于一次透过的数值的2倍。
由此可以看出法拉第旋光效应和自然旋光效应并不相同。
由表三和表一的石英晶体测量得到的实验数据比较可知，当光一次透过时，角度发生了变化，可以说明确实发生了自然旋光。
当光两次透过后，旋光角的变化为0.8°，考虑系统和读数误差的情况下，可以认为旋光角变化为0，两次的旋光角互相抵消。
从以上分析，由法拉第旋光的性质即可以区别法拉第旋光和自然旋光。
4、实验数据的误差分析（1）在进行磁场标定时，使用特斯拉计放在磁场中心位置记录最大的磁场强度，但由于是手动寻找，所以难免出现位置偏差和读数偏差。
而且只读取了一组数据，因此误差会更大。
（2）样品内部结构不均匀，会导致无法完全消光，并且可能导致样品的性质发生改变，从而导致实验误差。
（3）使用倍频法时，由于光路并不能完全等高共轴，导致示波器的显示并不稳定，用肉眼观看的倍频位置并不准确。
在使用消光法时，最小位置更加难以判断，从而导致比较大的误差。
这点在用两种方法测MR3样品的费尔德常数是显得尤为明显（4）在区别自然旋光和法拉第旋光时，当放上MR3样品后，光路会发生变化，从而需要重新调节光路，这样也会产生导致光电二极管的位置发生改变，从而产生实验误差。
（5）在区别自然旋光和法拉第旋光时，由于反射镜等光路器件不理想及光路结构不完善，将会造成往返的两偏振光之间发生交叉耦合，一定程度上破坏光路结构从而引起测量误差，影响系统的测量准确度及稳定性，所以并没有得到严格的二倍关系。
五、结论与建议：（一）实验结论：本实验通过一系列测量和计算，用消光法和倍频法，测出了MR3-2和ZF7的费尔德常数，并比较了两种方法得到的实验结果的差异，分析了原因。
⁄，得到实验结果如下：用消光法测得，MR3样品的费尔德常数V d(λ)=−105.9000rad T∗m⁄，；用倍频法测得的MR3样品的费尔德常ZF6样品的费尔德常数V d(λ)=19.0750rad T∗m⁄。
数为V d(λ)=−112.0167rad T∗m最后利用反射镜和半反半透镜对光路进行改进，比较了光两次通过样品时自然旋光和法拉第旋光之间的差异，得出了法拉第旋光的“旋光非互异性”，并对结果进行了简要分析。