法拉第磁旋光效应
法拉第效应名词解释
法拉第效应名词解释一、法拉第效应名词解释在物理学里，法拉第效应(又叫法拉第旋转，磁致旋光)是一种磁光效应，是在介质内光波与磁场的一种相互作用。
法拉第效应会造成偏振平面的旋转，这旋转与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系。
二、法拉第效应简介磁光效应是光与具有磁矩的物质共同作用的产物。
磁光效应主要有三种，即:法拉第效应、克尔效应、塞曼效应。
在光学电流传感器领域，法拉第磁光效应的应用最为广泛。
光学电流传感器中磁光介质即磁光效应中具有磁矩的物质，是决定光学电流传感器性能的重要器件。
具有磁矩的物质可以分为五大类，而在光学电流传感器领域，顺磁性物质的应用最为广泛。
三、法拉第效应应用法拉第效应可以应用于测量仪器。
例如，法拉第效应被用于测量旋光度、或光波的振幅调变、或磁场的遥感。
在自旋电子学里，法拉第效应被用于研究半导体内部的电子自旋的极化。
法拉第旋转器可以用于光波的调幅，是光隔离器与光循环器的基础组件，在光通讯与其它激光领域必备组件。
具体应用如下:(1) 量糖计(自然旋光)(2) 磁光开关与磁光调制器(点调制与空间调制)(3) 磁光光盘:光信息存储(4) 磁光电流传感器(或互感器):测量大电流(5) 磁光隔离器:在光通信和级联式激光器系统中用以隔离后续系统反馈的光信号(6) 磁光偏频器:零锁区激光陀螺中通过产生偏频来消除激光陀螺的闭锁现象法拉第效应可用于混合碳水化合物成分分析和分子结构研究。
在激光技术中这一效应被利用来制作光隔离器和红外调制器。
该效应可用来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性;在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识;在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。
因为磁场下电子的运动总附加有右旋的拉穆尔进动，当光的传播方向相反时，偏振面旋转角方向不倒转，所以法拉第效应是非互易效应。
这种非互易的本质在微波和光的通信中是很重要的。
许多微波、光的隔离器、环行器、开关就是用旋转角大的磁性材料制作的。
法拉第磁致旋光效应
法拉第磁致旋光效应法拉第磁致旋光效应，又称为法拉第效应，是指当光线通过某些材料时，受到磁场的作用后，光线的传播方向会发生偏转的现象。
这一发现由英国物理学家迈克尔·法拉第于1845年首次提出，并得到了当时科学界的广泛关注。
法拉第磁致旋光效应的出现，揭示了光与磁场之间的紧密联系。
它为我们揭示了光的电磁本质，并对光学、磁学、材料科学等领域的研究与应用产生了深远的影响。
在物理学中，我们经常会遇到电场和磁场对物质的影响。
然而，在当时的研究中，人们通常关注的是电场对物质的作用，对磁场的研究相对较少。
法拉第磁致旋光效应的发现，使得人们意识到磁场同样具有对物质的重要影响，从而推动了磁场研究的发展。
我们知道，光是由电场和磁场交织而成的电磁波。
当光线穿过某些具有对称结构的材料时，其电场和磁场方向可能发生变化。
而在磁场的作用下，这种变化会进一步导致光线的传播方向改变。
这就是法拉第磁致旋光效应的基本原理。
法拉第磁致旋光效应的应用十分广泛。
首先，在科研领域，它为深入理解光和磁场之间的关系提供了实验依据，为电磁理论的发展做出了重要贡献。
其次，在光学技术方面，法拉第磁致旋光效应被广泛应用于制造光学器件，例如旋光棱镜、偏光器等，以及光通信、光存储等领域。
再者，在生物医学领域，法拉第磁致旋光效应也被用于细胞显微镜和生物传感器等设备的设计与制造。
此外，对法拉第磁致旋光效应的研究还启发了科学家们对新材料的探索和开发。
通过针对具有特殊对称结构的材料进行设计与合成，科学家们希望能够进一步优化并进一步扩展该效应的应用范围。
总之，法拉第磁致旋光效应是一项重要的科学发现，它揭示了光和磁场之间的密切联系，推动了磁场研究的发展，为电磁理论的发展做出了重要贡献。
它的应用不仅在光学技术领域有着广泛的应用，而且在生物医学领域也具有重要的意义。
对法拉第磁致旋光效应的进一步研究和探索，有助于提高我们对光学、磁学和材料科学等之间关系的认识，并为新材料的发展与应用提供契机。
磁致旋光实验
实验目的：
（1）观察法拉第效应产生的现象； （2）利用消光法检测法拉第磁光玻 璃的费尔德常数，并与厂家提 供的数据做比较。
实验原理
当一束平面偏振光穿过介质时， 当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中沿 光的传播方向上加上一个磁场， 光的传播方向上加上一个磁场，就会观察到光偏振面 经过样品后转过一个角度，也就是说， 经过样品后转过一个角度，也就是说，磁场使介质具 有了旋光性，改变了光偏振面的角度， 有了旋光性，改变了光偏振面的角度，这种现象称为 法拉第效应。实验表明，在磁场不是非常强的情况下， 法拉第效应。实验表明，在磁场不是非常强的情况下， 偏振面旋转的角度θ与光波在介质中走过的路程 与光波在介质中走过的路程L及介 偏振面旋转的角度 与光波在介质中走过的路程 及介 质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比 成正比， 质中磁感应强度在光传播方向上的分量 成正比，即 θ=VBL，比例系数 是由物质和工作波长决定的，表 是由物质和工作波长决定的， ，比例系数V是由物质和工作波长决定的 征物质的磁场特性，这个系数称为费尔德常量。 征物质的磁场特性，这个系数称为费尔德常量。几乎 所有物质(包括气体 液体、固体)都存在法拉第效应 包括气体、 都存在法拉第效应。 所有物质 包括气体、液体、固体 都存在法拉第效应。 不同的物质，偏振面旋转的方向也不相同。 不同的物质，偏振面旋转的方向也不相同。习惯上规 定，偏振面旋转方向与产生磁场的螺线管电流方向一 致时叫做正旋(V 致时叫做正旋 > 0)，否则叫做负旋 < 0)。 ，否则叫做负旋(V 。
数据处理
角度（°） 角度1 1 2 3 4 5 6 257.5 184.7 184.5 184.2 184.5 210.8 角度2 269 199.2 197.9 197 197.2 223.9 磁场强度（mT） 差值 强度1 强度2 强度3 强度4 强度5 11.5 14.5 13.4 12.8 12.7 13.1 203 257 242 236 233 241 203 247 243 239 234 239 201 262 244 237 233 240 203 265 243 236 233 239 205 263 248 235 232 239 平均值 203 258.8 244 236.6 233 239.6 剩磁 (mT) 3 3 3 4 4 4 V (min/Oe* cm) 0.345 0.340 0.337 0.330 0.333 0.336 误差 (%) 4.55 3.06 1.09 0.05 0.83 1.10
实验4 磁旋光效应
实验4 磁旋光效应磁旋光效应(法拉第效应)实验，对不同物质的旋光特性有所认识。
实验发现，磁旋光性物质具有左旋和右旋之分,而且它的旋光方向是由磁场的方向来决定。
根据实验数据分析获得磁场强度与偏振角之关系，观察磁场电流与旋光方向的关系,进一步了解不同介质的旋光特性。
[实验目的]1．观察和了解磁旋光现象及其基本特征。
2．学习测量介质的磁旋光费尔德常数V的数值的方法。
3．思考磁旋光效应的应用。
[实验内容]对给定的两个样品进行下面测量1、在350nm-750nm波长范围内，分散选取5个以上不同波长，对其在不同磁场强度（在50mT-600mT范围内取10个以上点）下测量样品的磁旋光角。
2、对两个样品，做不同波长的磁旋光角-磁场强度关系图，并由图确定相应的费尔德常数值。
3、分析实验所得磁旋光角--磁场强度关系是否符合式（1）线性关系，以及费尔德常数值随光波长变化的色散关系。
[导引问题]1．磁旋光现象具有什么特征？它与天然旋光现象有什么相同和不同的地方？2．如何理解磁旋光效应的物理本质？3、实验中所使用的磁场并非均匀场，这对V值的精确测量有影响吗？如果有，你能提出改进意见吗？4、许多材料除了有法拉第旋光效应外，还有自然旋光、双折射等效应。
它们的存在是否会影响本实验测量的准确度？如果影响，你能提出消除影响的办法吗？[实验原理]1845年由M.法拉第发现。
当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角图1法拉第效应示意图度ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比，即ψ＝VBl，比例系数V称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。
偏转方向取决于介质性质和磁场方向。
这种现象称为法拉第效应或磁致旋光效应当一束平面偏振光穿过某介质时，如果对介质在沿光的传播方向加上磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度(见图1)，亦即磁场使介质具有了旋光性，这种现象就是磁旋光效应，也称为法拉第效应。
法拉第磁旋光效应
VBd=θ专业物理实验法拉第磁旋光效应一、 实验目的.1. 通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解；2. 了解光波隔离器的工作原理。
二、 实验原理.1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向通过受磁场作用的物质，如玻璃、二硫化碳、汽油等时，透射光的偏振面会转过一个角度。
这种磁致旋光现象称为法拉第效应。
它和发生于糖溶液中的自然旋光效应是不同的。
在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面的旋转方向相对于实验室坐标只由磁场B 的方向决定，和光的传播方向无关，是不可逆的光一周，累积旋光角倍增。
而自然旋光效应是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
利用法拉第效应的这一特性，可制造一种不可逆的光学仪器：光波隔离器或单通器。
此外，法拉第效应还可用于物质结构和半导体物理方面的研究。
当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度θ，与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B 及介质厚度d 成正比，即（1）式中比例常数V 叫做费尔德常数。
几乎所有的物质都存在法拉第效应。
不同的物质偏振面旋转的方向可能不同。
设想磁场B 是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。
习惯上规定：振动面的旋转方向和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）；V 由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特性。
根据自然旋光的菲涅耳唯象描述，对于法拉第效应可作这样的经典解释：一束平行于磁场方向传播的平面偏振光可看作两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加，进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度⎪⎭⎫ ⎝⎛l r n c n c ,向前传播，从介质出射后，合成线偏振光，偏振面相对于入射光转过了一定的角度。
图1 线偏振光沿磁场方向传播下面来进行旋转角度的计算：设有一束偏振光沿介质磁场方向穿过介质，如图1所示。
入射线偏振光的场强为n 为空气中的折射率。
在进入介质的地方（z = 0） 进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。
法拉第磁旋光效应
VBd=θ专业物理实验法拉第磁旋光效应一、 实验目的.1. 通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解；2. 了解光波隔离器的工作原理。
二、 实验原理.1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向通过受磁场作用的物质，如玻璃、二硫化碳、汽油等时，透射光的偏振面会转过一个角度。
这种磁致旋光现象称为法拉第效应。
它和发生于糖溶液中的自然旋光效应是不同的。
在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面的旋转方向相对于实验室坐标只由磁场B 的方向决定，和光的传播方向无关，是不可逆的光学过程。
光线往返一周，累积旋光角倍增。
而自然旋光效应是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
利用法拉第效应的这一特性，可制造一种不可逆的光学仪器：光波隔离器或单通器。
此外，法拉第效应还可用于物质结构和半导体物理方面的研究。
当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度θ，与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B 及介质厚度d 成正比，即（1）式中比例常数V 叫做费尔德常数。
几乎所有的物质都存在法拉第效应。
不同的物质偏振面旋转的方向可能不同。
设想磁场B 是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。
习惯上规定：振动面的旋转方向和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）；V 由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特性。
根据自然旋光的菲涅耳唯象描述，对于法拉第效应可作这样的经典解释：一束平行于磁场方向传播的平面偏振光可看作两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加，进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度⎪⎭⎫ ⎝⎛l r n c n c ,向前传播，从介质出射后，合成线偏振光，偏振面相对于入射光转过了一定的角度。
图1 线偏振光沿磁场方向传播下面来进行旋转角度的计算：设有一束偏振光沿介质磁场方向穿过介质，如图1所示。
入射线偏振光的场强为n 为空气中的折射率。
在进入介质的地方（z = 0） 进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。
磁致旋光法拉第效应实验报告
磁致旋光法拉第效应实验报告在做这个磁致旋光法拉第效应实验的时候呀，那可真是一段超级有趣又有点小波折的经历呢。
刚进实验室的时候，就看到那些实验仪器摆在那儿，感觉它们都在等着我去探索呢。
那些仪器看起来就很神秘，心里就特别好奇它们到底是怎么展现磁致旋光法拉第效应的。
我就先去摆弄那些仪器，按照之前老师大概讲过的样子去连接线路啥的。
哎呀，可别小看这连接线路，感觉就像在给一堆小零件做拼图一样，一不小心就可能接错了。
我就这么小心翼翼地弄着，心里还在想这实验要是成功了得多酷啊。
然后开始调整仪器的参数，这时候就有点像在和仪器对话一样，我调整一点，就看看它有啥反应。
有时候调整了半天没反应，心里就特别着急，就像你满心期待地等一个好朋友的回应，结果啥都没有。
不过我可没放弃，又重新检查线路和参数，一点点排查问题。
当我看到光真的因为磁场而发生旋光现象的时候，那种兴奋感简直没法形容。
就像发现了一个超级大宝藏一样。
我当时就在想，这小小的磁场和光之间居然有这么神奇的联系，大自然真的是太神奇啦。
在这个实验里，我还发现了一些特别的地方呢。
比如说，磁场强度不同的时候，光的旋光角度也不一样。
这就像是在玩一个很神秘的游戏，不同的规则会有不同的结果。
我就不停地改变磁场强度，然后记录光的旋光角度，感觉自己就像一个小科学家在探索未知的世界。
这个实验也让我明白了很多东西。
以前在课本上看到这些理论的时候，感觉就像是在看一些干巴巴的文字，但是真正自己做了这个实验之后，就觉得这些理论都活了起来。
就像磁致旋光法拉第效应，以前只是知道有这么个事儿，但是现在我能清楚地看到它是怎么发生的，能感受到这个效应背后的奇妙之处。
而且在做实验的过程中，和同学们的交流也特别有意思。
大家会分享自己遇到的问题，然后一起想办法解决。
这感觉就像一群探险家在共同探索一个神秘的岛屿一样，大家互相帮助，互相学习。
我觉得这个实验不仅仅是让我学会了关于磁致旋光法拉第效应的知识，更重要的是让我体验到了探索科学的乐趣，还有那种遇到困难不放弃，一点点去解决的感觉。
法拉第旋光
125法拉第效应1845年法拉第（Michal Faraday ）发现玻璃在强磁场的作用下具有旋光性，加在玻璃棒上的磁场引起了平行于磁场方向传播的线偏振光偏振面的旋转。
此现象被称为法拉第效应。
法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系。
促进了对光本性的研究。
之后费尔德（Verdet ）对许多介质的磁致旋转进行了研究，发现法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
大部分物质的法拉第效应很弱，掺稀土离子玻璃的费尔德常数稍大。
近年来研究的YIG 等晶体的费尔德常数较大，从而大大提高了实用价值。
法拉第效应有许多重用的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值倍增。
如用于光纤通讯系统中的磁光隔离器，因为偏振面的磁致旋转取决于磁场的方向，与光的传播方向无关，由此可设计成光隔离器，使光沿规定的方向通过同时阻挡反向传播的光，从而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。
法拉第效应的弛豫时间不大于1010-秒量级。
在激光通讯，激光雷达等技术中已发展成类似微波器件的光频环行器、调制器等，利用法拉第效应的调制器（磁光调制器）在1m ～5m 的红外波段将起重用作用。
且磁光调制器需要的驱动功率较电光调制器小的多。
对温度稳定性的要求也较低。
所以磁光调制是激光调制技术的重用组成之一，也常用于激光强度的稳定装置。
又如作为重要的传感机理应用于电工测量技术中。
在磁场测量方面，利用它弛豫时间短（约1010-秒）的特点制成的磁光效应磁强计可测量脉冲强磁场、交变强磁场；利用它对温度不敏感的特点，磁光效应磁强计可适用于较宽的温度范围，如等离子体中强磁场、低温超导磁场；在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可测量几千个安培的大电流或几千KV 的高压电流等。
一、实验原理法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象，实验结果表明，光在磁场的作用下通过介质时，光波偏振面转过的角度q （磁致旋光角）与光在介质中通过的长度L 及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B 成正比，即VBL =q (5-3-1) 式中V 称为费尔德常数，它表征物质的磁光特性。
法拉第磁光效应
法拉第磁光效应法拉第磁光效应是一种通过外加电磁场方式产生旋光现象的实验现象，充分反应了光与物质之间的相互作用。
磁光效应在许多领域都有着广泛应用，如强磁场测量、磁光材料等。
【实验目的】了解法拉第磁光效应的基本规律；学习掌握使用光传感器及虚拟仪器软件测量Verdet 常数的方法。
【实验原理】磁光效应是指光与磁场中的物质，或光与具有自发磁化强度的物质之间相互作用所产生的各种现象，主要包括法拉第效应、科顿—穆顿效应、克尔磁光效应、塞曼效应和光磁效应等。
线偏振光透过放置磁场中的物质，沿着（或逆着）磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的现象称为法拉第磁光效应，也称法拉第旋转或磁圆双折射效应,简记为MCB 。
一般材料中，法拉第旋转（用旋转角ϕΔ表示）和样品长度l 、磁感应强度B 有以下关系V l B ⋅⋅=ΔϕV 是与物质性质、光的频率有关的常数,称为费尔德（Verde ）常数。
观察法拉第效应的装置如下图所示，由起偏器P1产生线偏振光，光线穿过带孔的电磁铁，沿着（或逆着）磁场方向透过样品，当励磁线圈中没有电流（无磁场）时，使检偏器P2的偏振方向与P1正交，这时发生消光现象。
这表明，振动面在样品中没有旋转，通过励磁电流产生强磁场后，则发现必须将P2的振动方向转过角ϕ，才出现消光，这表明，振动面在样品中转过了ϕ，这就是磁致旋光或法拉第效应。
用经典电子论处理介质色散的方法，可导出磁光效应的旋转角公式为： 12e dn lB m d ϕλλΔ=−其中：e 、m 为电子电荷和质量，λ为光波波长，dn d λ为无磁场时介质的色散，B 为磁场强度在光传播方向上的分量，l 为晶体的长度。
上式表明，磁致旋光角的大小除了与晶体的长度、磁场的大小成正比，还与入射光的波长、介质的色散有密切关系。
图1 法拉第磁光效应在本实验中，我们需要测量的是磁致旋光角ϕΔ与磁场B 、入射光波长λ之间的关系。
为了测量旋光角ϕΔ，将检偏镜P2安装在旋转支架中，旋转支架由步进电机带动，可带动偏振镜作360度旋转。
法拉第磁致旋光效应及应用_艾延宝
γ为磁光系数 , M 为介质中的磁化强度 .通常
图 1 法拉第效应
物理与工程 Vol .12 No .5 2002
51
在铁磁介质中 , H γM , 上式可近似为 θ= Vd γMl
这意味着法拉第旋转 角与磁化强度 成正比 . 磁化有饱和现象 , 磁化强度趋向饱和值 M , θ 也趋向饱和 .
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物理与工程 Vol .12 No .5 2002
y = f(x1 , x2 , …, xi , …, xm) 的计算后 , 有可能被进一步放大 .
由多元函数的偏微分可知 , 对 x1 , x2 , … , xi , …, xm 的任一组值 , 当它们即各直接被测
量的 误 差分 别 为 dx1 , dx2 , … , dxi , … , d xm 时 , 由这一组直接测量数值计算得出的 y 的 误差为
结论 :上述间接测量的计算方法是不对
的.
参 考 文 献
[ 1] 扬述武 .普通物理实验(力 热部分).北京 :高等教育 出 版社 , 2000
作者简介 景义林 , 男 , 1963 年出生 , 汉族 , 河 南林州市 人 , 现任安阳师范学院物理系高级讲师 .
(上接第 51 页)
传播 .若因为某种原因 , 传播的光受到反射 , 反射的光再度通过 45°法拉第旋转器 , 振动面 又旋转 45°, 正好与起偏器的光轴垂直 , 从而 被挡住 , 避免反射光进入作为光源的 激光器 而影响光源的稳定性 .
optical isolator
1 法拉第磁致旋光效应的物理学基础
早在 1845 年法 拉第(M .Faraday)在实验 上发现 , 当一束 线偏振光通过非旋 光性介质 时 , 如果在介质中沿光传播方向加一外磁场 , 则光通过介质后 , 光振动(指电矢量)的振动 面转过一角度 θ, 这磁场使介质产生旋光性的 现象称为 法拉第效 应或磁致 旋光效 应 .图 1 说明了这一效应的大意 .
5、法拉第效应
5、法拉第效应1845年，法拉第在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象被称为法拉第效应。
法拉第效应又称磁致旋光效应。
研究发现，磁致旋光效应在非旋光的固体、液体和气体中都存在。
[10]磁致旋光效应的实验设置分为两部分：（1）一束平面偏振光穿过介质，（2）沿光的传播方向加上一个磁场。
这里首先需要说明的是平面偏振光的概念，所谓平面偏振光分为左旋偏振光和右旋偏振光，如果左、右旋偏振光合并在一起，复合光就会失去偏振性成为普通光。
也就是说，实验中采用的平面偏振光具有单一的偏振属性，不是左旋偏振光，就是右旋偏振光。
磁致旋光效应的关键是，磁场对偏振光的作用效应。
磁场是旋转的质量场，光是质量波，二者在本质上是相同的，因此，磁场能够对光波产生作用效应。
形象地说，磁场和光波都是质量场“旋涡”，光波在磁场中传播，其旋转方向必然与磁场的旋转方向保持一致。
以原子的磁场为例，原子M场为平面场，磁场方向通过右手定则判定。
核外电子在轨道跃迁过程中辐射出光波，光波M场的旋转方向与原子磁场的旋转方向相同。
当原子磁轴向上时，辐射光为右旋偏振波；当原子磁轴向下时，辐射光为左旋偏振波。
在偶极磁场中，磁力线方向为从N极到S极。
当光顺磁场方向传播时，为右旋偏振光；当光逆磁场方向传播时，为左旋偏振光。
从俯视角度看，面对N极，右旋偏振光的偏振方向呈发散状；面对S极，左旋偏振光的偏振方向呈收敛状。
如图所示：根据分子链模型，非旋光介质中含有左、右旋两种扭旋方向分子链，每条分子链只能传导一种性质的偏振光。
介质端口分子链M场与光波M场相衔接，原子磁轴向上的分子链，传导的是右旋偏振光，原子磁轴向下的分子链，传导的是左旋偏振光。
磁场中的平面偏振光具有单一的偏振属性——左旋或右旋，因而只能选择一种分子链传导过去，并随分子链的扭转而旋转，这就是法拉第效应。
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。
磁致旋光-法拉第效应实验原理
磁致旋光-法拉第效应实验原理
铁磁致旋光-法拉第效应是电子束照射于非晶态铁磁材料时出现的现象，它表现为铁磁材料在电子束照射下磁化，并发出强大的旋光。
它也被称为德利克氏效应，因为由法国物理学家威廉·德利克于1900年发现。
电子束照射铁磁材料还可以引起材料的热相对跃，导致材料的结构发生变化。
该效应的基本原理是，电子会通过外加磁场使非晶态铁磁材料变得磁化，从而产生旋光。
法拉第效应在火花放电中通常很强，甚至可以在室温下发出强旋光。
与
法拉第效应类似，从磁隙中发散出的热激光（SEL）也是一种强大的旋光效应，对旧歌剧外墙上有较多应用。
考虑到安全措施，大多数法拉第效应实验中都会使用有源磁场，如永磁体或电磁体。
电磁体可以实现快速更改磁场大小的速度。
永磁体则可以提供恒定的磁场条件，更适合用于长时间的控制和实验。
法拉第磁光效应的原理
磁光纤维具有较强的抗电磁干扰、耐高温、绝缘性好、 耐腐蚀等优良性能。测量磁光纤维的法拉第效应有两种主要 的方法。方法之一是测量线偏振光穿过光纤与沃拉斯棱镜后 发生的偏振面旋转。这个方法优点在于精确度高，然而其实 验成本也很高。方法之二是测量线偏振光穿过光纤与第二偏 振器之后发生的偏振面旋转。这一方法费用较低，且易于操 作，但精确度较低。对此，可以对光纤端部偏振光进行拟合 而获得精确度的提升。在此我们将论述第二种方法，用校正 旋转工作台的方法来获得法拉第旋转角度。Verdet常数的平 均值可根据多次测量的数据计算，对光纤端部偏振光进行拟 合，用于校对。在同等条件下获得法拉第旋转角度的数值, 用新方法取得Verdet常数的数值，并将其与最初方法获得的 Verdet常数的平均数值开展对比，以对新方法的有效性进行 Wo
2020年第3期 总第208期
佳木斯职业学院学扌艮
No.3. 2020 Sum 208
法拉第磁光效应的原理
徐士涛张丽琴张金峰
(淮北师范大学物理与电子信息学院，安徽淮北235000)
摘 要：本文首先详尽的分析了磁光效应的发展历程，几种磁光效应现象的发现和规律。在此基础上，着重对法拉第磁光效
应现象及其原理，法拉第磁光效应的实验证进行解析阐述，为参阅者提建设性参考。
在光纤传送过程中通过线偏振光，光纤自身的欠缺以及 机器应力会导致双折射现象的发生，而且由于光纤“粒子”
收稿日期：2020-1-19 基金项目：2018年度安徽省高等学校自然科学研究项目”二维新型纳米材料CrI3磁性性质的理论研究”(KJ2018A0680); 2017年度安徽省高校自然科学研究
项目“纳米尺度铁氧体磁性粒子体系的设计与磁性研究”(KJ2017A844) 作者简介：徐士涛(1975-),男，山东德州人，讲师，博士，主要从事材料物理与化学研究；张丽琴(1976-),女，山东淄博人，讲师，博士，主要从事原子与分
法拉第磁光效应的原理
法拉第磁光效应的原理嘿，朋友！咱们今天来聊聊法拉第磁光效应，这可是个相当神奇又有趣的玩意儿。
你知道光吗？那是我们生活中再常见不过的东西啦，照亮我们的世界，让我们能看清周围的一切。
可你想过光在磁场中会有啥特别的表现不？这就好比一个调皮的孩子在大人的管束下会有不一样的行为一样。
法拉第磁光效应啊，简单来说，就是当一束光通过处于磁场中的物质时，它的偏振面会发生旋转。
啥是偏振面？嗯，你可以把它想象成光的一个“小属性”，就像人的性格特点一样。
咱们平常看到的光，就像是一群毫无秩序到处乱跑的孩子。
而偏振光呢，就像是这些孩子排好了整齐的队伍，朝着一个特定的方向前进。
当这排好队的光进入有磁场的物质时，就好像被磁场这个“神秘力量”轻轻推了一把，它们的队伍方向就发生了变化，也就是偏振面旋转啦。
这是不是很奇妙？就好像光在磁场里被施了魔法一样！那为啥会这样呢？这得从物质的内部结构说起。
物质里面的原子、分子啥的，就像是一个个小小的“工作车间”。
在磁场的作用下，这些“车间”的工作方式发生了改变，从而影响了光的传播。
比如说，就像一个原本正常运转的工厂，突然来了个严格的新领导，要求改变工作流程，于是整个生产出来的东西就不一样啦。
科学家们为了研究这个效应，那可是费了好大的劲。
一次次的实验，一次次的观察和分析。
他们就像侦探一样，不放过任何一个细节，努力寻找着这个神奇现象背后的真相。
你想想，如果我们能好好利用这个法拉第磁光效应，那能做出多少神奇的东西啊！比如说更先进的光学仪器，能让我们看到更细微、更遥远的世界。
这就像给我们打开了一扇通往未知世界的新大门，让我们看到更多以前看不到的精彩。
所以说，法拉第磁光效应可不仅仅是个科学名词，它是打开未来科技大门的一把神秘钥匙，等着我们去探索更多的奥秘，创造更多的可能。
难道不是吗？。
法拉第磁光效应原理
法拉第磁光效应原理
法拉第磁光效应原理是指在磁场中，光线通过介质传播时，由于磁场的存在而使得光的传播速度与传播方向发生变化的现象。
根据法拉第电磁感应定律和波动理论的推导，可以得到法拉第磁光效应的数学表达式。
在一个垂直于磁场方向的矩形截面内，自由电子受到洛伦兹力的作用，而引起了水平方向的加速度。
这导致了电子云的位移，进而改变了介质中的极化电荷分布。
当光线传播通过这个介质时，光的传播速度与传播方向会发生变化。
传播速度的变化与磁场的强度、介质的性质以及光波的频率有关。
传播方向的变化则与磁场的方向及光线入射的角度有关。
法拉第磁光效应的应用十分广泛。
通过改变磁场的强度，可以控制光线的传播速度和传播方向，这为光学器件的设计和调节提供了很大的便利。
例如，在光通信中，可以利用法拉第磁光效应来实现光信号的调制和解调；在固态激光器中，可以利用法拉第磁光效应来调节激光器的输出功率等。
此外，法拉第磁光效应还可以用于测量磁场的强度和方向，以及测量介质的电流密度等。
什么是磁光效应？
什么是磁光效应？
磁光效应，是指在磁场作用下，物质的电磁特性（磁导率等）发生变化，使光在其内部的传输特性（偏振状态，传输方向等）也随之变化的现象。
磁光效应现象发现至今，包括法拉第效应、克尔磁光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等，今天主要介绍了的是法拉第旋转效应，也称磁致旋光效应，是法拉第于1864年首次在强磁场中的玻璃上发现。
1、法拉第旋转效应(Faraday rotation effect)，为了比较直观的介绍这个效应，附上原理图见下图。
磁光效应原理示意图
当一束线性偏振光束（注入光）以平行磁力线方向通过处于磁场中的磁光材料时，则输出光的偏振面发生偏转，旋转角θ。
后来，维尔德（Verdet）对法拉第效应深入研究，发现旋转角度θ与磁感应强度和光在磁光材料通过的长度L成正比关系。
即
θ=VBL，V是Verdet常数。
法拉第效应通常可用于磁光式电流传感器，用于电流测量，具有相映快、绝缘性能好、抗电磁干扰性能强的优点。
2、克尔磁光效应，是指线性偏振光入射到磁化媒质表面发射出去时，偏振面发生偏转的现象。
这种效应主要用于磁光光盘存储系统中，比如日常使用的磁光盘就是这一类。
3、塞曼效应，是物理学史上一个著名的实验，是物理学家塞曼在1896年发现的，把产生光谱的光源置于足够强的磁场中，磁场作用于发光体使光谱发生变化，一条谱线即会分裂成几条偏振化的谱线，这种现象称为塞曼效应。
4、科顿－穆顿效应，又称磁双折射效应。
是1907年科顿和穆顿在液体中发现的，当光的传播方向与磁场垂直时，平行于磁场方向的线偏振光的相速不同于垂直于磁场方向的线偏振光的相速而产生的双折射现象。
大物实验4——法拉第磁光效应(一)
法拉第磁光效应（一）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。
实验原理1、法拉第效应实验表明，在磁场不是非常强时，如图5.16.1所示，偏振面旋转的角度与光波在介质中走过的路程d及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量B 成正比，即：θ=VBd（5.16.1）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，这个系数称为费尔德（Verdet）常数。
费尔德常数V与磁光材料的性质有关，对于顺磁、弱磁和抗磁性材料（如重火石玻璃等），V为常数，即θ与磁场强度B有线性关系；而对铁磁性或亚铁磁性材料（如YIG等立方晶体材料），θ与B不是简单的线性关系。
图5.16.1 法拉磁致旋光效应表5.16.1为几种物质的费尔德常数。
几乎所有物质（包括气体、液体、固体）都存在法拉第效应，不过一般都不显著。
不同的物质，偏振面旋转的方向也可能不同。
习惯上规定，以顺着磁场观察偏振面旋转绕向与磁场方向满足右手螺旋关系的称为“右旋”介质，其费尔德常数V>0；反向旋转的称为“左旋”介质，费尔德常数V<0。
对于每一种给定的物质，法拉第旋转方向仅由磁场方向决定，而与光的传播方向无关（不管传播方向与磁场同向或者反向），这是法拉第磁光效应与某些物质的固有旋光效应的重要区别。
固有旋光效应的旋光方向与光的传播方向有关，即随着顺光线和逆光线的方向观察，线偏振光的偏振面的旋转方向是相反的，因此当光线往返两次穿过固有旋光物质时，线偏振光的偏振面没有旋转。
而法拉第效应则不然，在磁场方向不变的情况下，光线往返穿过磁致旋光物质时，法拉第旋转角将加倍。
利用这一特性，可以使光线在介质中往返数次，从而使旋转角度加大。
这一性质使得磁光晶体在激光技术、光纤通信技术中获得重要应用。
表5.16.1 几种材料的费尔德常数（单位：弧分/特斯拉·厘米）物质（mm）V水589.3 1.31⨯102 二硫化碳589.3 4.17⨯102轻火石玻璃589.3 3.17⨯102重火石玻璃830.0 8⨯102～10⨯102冕玻璃632.8 4.36⨯102～7.27⨯102石英632.8 4.83⨯102磷素589.3 12.3⨯102与固有旋光效应类似，法拉第效应也有旋光色散，即费尔德常数随波长而变，一束白色的线偏振光穿过磁致旋光介质，则紫光的偏振面要比红光的偏振面转过的角度大，这就是旋光色散。
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VBd
=θ专业物理实验
法拉第磁旋光效应
一、 实验目的.
1. 通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解；
2. 了解光波隔离器的工作原理。
二、 实验原理.
1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向通过受磁场作用的物质，如玻璃、二硫化碳、汽油等时，透射光的偏振面会转过一个角度。
这种磁致旋光现象称为法拉第效应。
它和发生于糖溶液中的自然旋光效应是不同的。
在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面的旋转方向相对于实验室坐标只由磁场B 的方向决定，和光的传播方向无关，是不可逆的光学过程。
光线往返一周，累积旋光角倍增。
而自然旋光效应是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。
利用法拉第效应的这一特性，可制造一种不可逆的光学仪器：光波隔离器或单通器。
此外，法拉第效应还可用于物质结构和半导体物理方面的研究。
当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度θ，与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B 及介质厚度d 成正比，即
（1）
式中比例常数V 叫做费尔德常数。
几乎所有的物质都存在法拉第效应。
不同的物质偏振面旋转的方向可能不同。
设想磁场B 是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。
习惯上规定：振动面的旋转方向和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）；V 由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特性。
根据自然旋光的菲涅耳唯象描述，对于法拉第效应可作这样的经典解释：一束平行于磁场方向传播的平面偏振光可看作两束等幅的左旋和右旋圆偏振
光的叠加，进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度⎪⎭⎫ ⎝⎛l r n c n c ,向前传播，从介质出射后，合成线图1 线偏振光沿磁场方向传播
偏振光，偏振面相对于入射光转过了一定的角度。
下面来进行旋转角度的计算：设有一束偏振光沿介质磁场方向穿过介质，如图1所示。
入射线偏振光的场强为
n 为空气中的
折射率。
在进入介质的地方（z = 0） 进入介质后分成右旋、左旋圆偏振光。
右旋偏振光为
左旋圆偏振光为
其中n r 、n l 分别为右旋和左旋圆偏振光在介质中的折射率。
从介质射出后（z=d ）合成的线偏振光为
⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt z λ2ππΕcos 0⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt z c n ωΕcos 0x ΕΕ=t
ΕΕcos ω0=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅--=ωt z λ2ππΕΕr r y sin 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=ωt z λ2ππΕΕr r x cos 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=ωt z n ΕΕl l x λ2cos 210π⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-=
ωt z λπn 2sin 210l l y ΕΕl x
r x x ΕΕΕ+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅=ωt d n ωt d n Εl r λπλπ2cos 2cos 210()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅--⋅+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡d n n t d n n Εr l l r λπωλπcos cos 0l y r y y ΕΕΕ+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅+⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅-=ωt d n ωt d n Εl r λπλπ2sin 2sin 210()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅--⋅+=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣
⎡d n n t d n n Εr l l r λπωλπsin cos 0
出射偏振光相对于入射偏振光（x 轴）转过的角度为
（2） 磁场会使左旋、右旋圆偏振光的折射率不同。
对于这一点，我们不妨作这样的理解：将圆偏振单色光看做是一个受弹性束缚的电子被旋转电场所驱动而作稳态的圆周运动。
当在垂直于轨道平面上加一个恒定磁场之后，此电子将右受一个径向力。
此力与旋转方向和恒定磁场有关。
对于不同旋转方向的电子，在给定的恒定磁场中将受到两个不同方向的径向力，结果 ，总的径向力不同，从而轨道半径不同，偶极矩、极化率、电容率都不同。
最后，也就有两个不同的折射率nr 、ni 。
磁场越强，n r 与n l 差别也越大，即n r - n l 正比于B 。
在考虑式（1）就可得出式（2）。
三、 实验仪器：
He —Ne 激光器（）、二向色性偏振片、高斯计、电磁铁、硅光电池、光电流放大器、光具座及支架。
四、 实验内容：
1、利用实验室所给仪器设备自己搭建实验装置（可参考图二）；
He —Ne 激光发出的λ=的激光，通过起偏器P1（二向色性偏振片）后，成为线性偏振光，该偏振光通过置于磁场中的样品后，偏振面发生了偏转，这个偏转的角度由检偏器P2 配合光电流放大器而检测出来。
2、自拟实验步骤（要求：必须要有能反映出光旋转的非互易性的实验步骤）； 图二. 磁光旋转测试装置示意图
起偏器 检偏器 光电流放大器偏
硅光电池
样品 x y
ΕΕarctg =θd nr nl ⋅-=λ
π
3、画出θ～B曲线，求出V的平均值。
样品的物理参数：重火石玻璃、长度20cm。
五、思考题：
你认为哪类材料磁光效应显著，为什么。