磁光克尔效应测量磁各向异性
磁光克尔效应研究
磁光克尔效应研究摘要:当光电子技术日益在新兴高科技领域获得广泛应用的同时，以磁光效应原理为背景的磁光器件显示了其独特的性能和广阔的应用前景，引起了人们的浓厚兴趣。
表面磁光克尔效应，作为测量材料磁光特性特别是薄膜材料的物性的一种有效方法，已被广泛应用于磁有序、磁各向异性、多层膜中的层间耦合以及磁性超薄膜的相变行为等问题的研究。
本文简单介绍了什么是磁光克尔效应、磁光克尔效应的发展、以及表面磁光克尔效应作为一种测量方法的原理、实验装置和发展。
关键词:磁光克尔效应;磁光特性;表面磁光克尔效应1.引言1845年，Michael Faraday发现当给玻璃样品加一磁场时，透射光的偏振面将发生旋转，首次发现磁光效应。
随后他在处于外加磁场中的金属表面做反射实验，但由于他所谓的表面不够平整，因而实验结果不能使人信服。
1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-optic Kerr effect)。
1985年Moog和Bader两位学者对铁超薄膜磊晶成长在金单晶(100)面上的磁光克尔效应做了大量实验，成功得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并提出SMOKE作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。
由于此方法磁性测量灵敏度达一原子层厚度，且此装置可配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重要研究方法。
2.磁光克尔效应图1 克尔效应示意图一束线偏振光从具有磁矩的介质表面反射时，反射光将是一束椭圆偏振光，而且偏振方向将发生产生旋转。
相对于入射的线偏振光（以椭圆的长轴为标志）的偏振面方向有一定的偏转，偏转的角度为克尔转角，短轴与长轴的比为椭偏率，如图1所示。
复磁光克尔角定义为：，其大小正比于样品的磁化强度。
表1给出了常见的磁性物质在室温下的磁光克尔转角的数值。
磁光克尔实验报告
深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称： 近代物理实验实验名称： 磁光克尔实验学 院： 物理学院指导教师：报告人： 组号：学号 实验地点实验时间： 2015 年 11 月 3 日提交时间： 2015 年 11 月 10 日一、实验目的(1)了解表面磁光克尔效应的原理和实验方法；(2)掌握表面磁光克尔效应谱的测量和应用。
二、实验原理磁光效应有两种：法拉第效应和克尔效应，1845 年，Michael Faraday 首先发现介质的磁化状态会影响透射光的偏振状态，这就是法拉第效应。
1877 年，John Kerr 发现铁磁体对反射光的偏振状态也会产生影响，这就是克尔效应。
克尔效应在表面磁学中的应用，即为表面磁光克尔效应（surface magneto-optic Kerr effect）。
它是指铁磁性样品（如铁、钴、镍及其合金）的磁化状态对于从其表面反射的光的偏振状态的影响。
当入射光为线偏振光时，样品的磁性会引起反射光偏振面的旋转和椭偏率的变化。
表面磁光克尔效应作为一种探测薄膜磁性的技术始于1985 年。
图1 表面磁光克尔效应原理如图 1 所示，当一束线偏振光入射到样品表面上时，如果样品是各向异性的，那么反射光的偏振方向会发生偏转。
如果此时样品还处于铁磁状态，那么由于铁磁性，还会导致反射光的偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过了一个小的角度，这个小角度称为克尔旋转角θk。
同时，一般而言，由于样品对p光和s 光的吸收率是不一样的，即使样品处于非磁状态，反射光的椭偏率也发生变化，而铁磁性会导致椭偏率有一个附加的变化，这个变化称为克尔椭偏率εk由于克尔旋转角θk和克尔椭偏率εk都是磁化。
强度M的函数。
通过探测θk或εk的变化可以推测出磁化强度M的变化。
按照磁场相对于入射面的配置状态不同，磁光克尔效应可以分为三种：极向克尔效应、纵向克尔效应和横向克尔效应。
图2 极向克尔效应1．极向克尔效应：如图2 所示，磁化方向垂至于样品表面并且平行于入射面。
磁光效应的各向异性和非线性特性
第17卷 第10期光 学 学 报V ol.17,No.10 1997年10月ACT A O PT ICA SIN IC A O ctober,1997磁光效应的各向异性和非线性特性刘公强 梁 波(上海交通大学应用物理系,上海200030)卫邦达(上海工程技术大学基础部,上海200335)摘 要 应用经典电磁场理论和(间接)交换作用有效场概念,推导了顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性介质中的磁光效应及其温度特性。
理论分析表明,法拉第磁光效应具有各向异性特性;法拉第旋转不仅与顺磁性和铁磁性介质中的磁化强度M或反铁磁性和亚铁磁性介质中的次晶格磁化强度M i的线性项有关,而且还应与M或M i的高次项有关。
(间接)交换作用是导致磁光效应、磁光效应各向异性以及它们的复杂温度特性的重要原因。
理论较为圆满地解释了实验结果。
关键词 磁光各向异性, 法拉第旋转, 交换作用, 经典理论。
1 引 言随着磁光测量技术不断提高和新型磁光材料的大量涌现,一些新的磁光性质被相继发现。
80年代以来,在一些顺磁性、铁磁性和亚铁磁性介质中发现了磁光效应的各向异性[1]和非线性现象[2]。
迄今为止,磁光经典理论还无法解释这些新的磁光性质。
众所周知,在顺磁性、铁磁性和亚铁磁性介质中存在着(间接)交换作用。
作者认为,这种电子间的电相互作用对磁光效应有着极为重要的贡献。
基于这一点,应用经典和量子理论较为成功地解释了上述各种磁性介质中的磁光效应及其复杂温度特性[3～5]。
本文将应用经典场论和(间接)交换作用有效场概念,进一步解释各种介质中磁光效应的各向异性和非线性性质。
计算表明,(间接)交换作用亦是导致这些磁光性质的重要因素。
2 磁光效应的基本关系式在弱磁性介质中,电子运动方程为m r=-m k20r+e(E+P/3ε0)-ζr+e_0H i r×h(1)等式右边第一项为正电中心对电子的作用力,k0为电子运动的固有频率,第二项为介质中电子受区域电场的作用力。
磁光克尔效应及其测量
磁光克尔效应及其测量磁光克尔效应是一种物理现象，它可以使光通过磁场发生变化，从而有助于研究光的特性。
磁光克尔效应的发现起源于二十世纪初，当时，埃尔森弗朗西斯阿伯特克尔（Ernst Franz Abbe）发现当在放射光照射磁场时，克尔指数发生变化，这种现象被称作磁光克尔效应。
磁光克尔效应可以被用来研究和测量光的特性，它主要会影响光的双折射，衍射和色散。
克尔效应有多种类型，其中重要的一种是非线性克尔效应，即通过磁场改变光的双折射。
磁光克尔效应也可以用来测量激光的分布、光的偏振状态和其他特性。
磁光克尔效应的测量主要使用磁光克尔效应测量仪，它可以测量光的显微结构和发送的量子数。
它们可以用来测量光的偏振状态、衍射图像、光的色散等，以及纳米结构的形状和光源。
测量仪也可以用来研究激光脉冲的信号。
在实验室中，磁光克尔效应测量仪可以用来研究光的特性，并发现新的效应。
磁光克尔效应测量仪是一个可以用来探索物理现象的重要工具。
它们可以用来探究激光脉冲的行为、激光腔的性质，以及光的色散和偏振性质。
另外，磁光克尔效应测量仪还可以用来研究复合材料的结构，以及支持纳米尺度结构的力学特性。
在研究光的性质时，磁光克尔效应的测量是一项重要的任务，它可以为研究者提供重要的信息和见解，帮助他们更好地理解光的特性。
磁光克尔效应测量仪也被用于科学和工程领域，为科研和应用提供了重要的研究数据和技术支持。
总之，磁光克尔效应是一种非常重要的物理现象，它可以用来研究光的物理性质和量子特性。
磁光克尔效应测量仪可以用来测量和研究光的衍射图像、偏振状态和其他特性，也可以用于研究复合材料和纳米结构的形状和光源。
另外，研究者还可以使用磁光克尔效应测量仪来探索激光脉冲的信号。
磁光电效应的原理和应用
磁光电效应的原理和应用1. 原理介绍磁光电效应是指材料在外界磁场作用下，光的传播速度和光的偏振方向发生变化的现象。
它是磁场与光场相互作用的结果，具有重要的科学意义和广泛的应用价值。
磁光电效应的原理可归结为克尔效应和磁各向异性效应两个方面。
1.1 克尔效应克尔效应是指材料在外界磁场作用下，光线传播方向发生弯曲的现象。
当光线通过垂直于磁场方向的材料时，由于磁场对光的折射率产生影响，光线会被偏折。
这种现象被称为纵向克尔效应。
当光线通过与磁场平行的材料时，光线传播方向也会发生偏转，这种现象被称为横向克尔效应。
1.2 磁各向异性效应磁各向异性效应是指材料在外界磁场作用下，光的偏振方向发生旋转的现象。
在没有外界磁场的情况下，自然光会以相等的强度沿着所有方向传播。
但是在磁场的作用下，材料会对不同偏振方向的光产生不同的消光或吸收。
这就导致了光的线偏振方向发生旋转。
2. 应用介绍磁光电效应具有广泛的应用价值，在光电通信、光存储、光调制和传感器等领域发挥着重要作用。
2.1 光电通信在光纤通信中，磁光电效应可以用于光纤中光的相位调制和光开关。
通过利用磁光效应使光线偏振方向旋转，可以实现信号的调制和切换。
这种相位调制技术可以提高通信速率和信息传输量。
2.2 光存储磁光电效应可应用于光存储设备中的信息读取和写入。
通过磁场的作用，可以实现光存储介质中的位信息的非破坏性读取，并且能够在存储介质中写入新的信息。
2.3 光调制磁光电效应可以用于光调制器，实现光信号的调制。
利用磁光效应使光线偏振方向发生旋转，可以改变光信号的强度和相位，从而对光信号进行调制。
2.4 传感器磁光电效应在传感器领域也有广泛的应用。
通过测量外界磁场对光电材料产生的影响，可以实现磁场传感器的设计。
利用磁光电效应可以制造出高灵敏度、线性度好的磁场传感器，用于测量磁场的大小和方向。
3. 总结磁光电效应是材料在外界磁场作用下，光的传播速度和偏振方向发生变化的现象。
实验题目磁光克尔效应测量磁各向异性
实验题目：磁光克尔效应测量磁各向异性
指导老师：吴义政
一、实验目的、意义和要求
利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，同时确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响。
希望通过实验，学生能够了解磁光效应的原理以及实验装置，同时掌握测量各向异性的方法，对特定材料体系了解决定磁各向异性的因素。
二、参考书籍与材料
1 《凝聚态磁性物理》，姜寿亭等，科学出版社
三、实验前需了解的相关知识
原理方面的问题：
1 检偏器，1/4波片等光学元件的原理。
2法拉第效应和磁光克尔效应的原理。
实验方面的问题：
1光学光路搭建
2 光探测器原理。
四、实验室可提供的器材
磁光测量所属的光学元件、磁铁和计算机。
五、实验内容和要求
1 原理上，了解磁光测量的三种配置，了解利用磁光效应测量各向异性的原理。
2. 实验上能够搭建磁光克尔效应所用的光路，并能够调试实验到最佳状态，并探索
提高实验精度的方法。
3. 能够分析不同方向的磁矩对于磁光克尔效应的影响。
六、实验报告的要求
1实验原理；
2 介绍所组装仪器的实验原理及实验方法；
3 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论；
4 记录实验数据，并对结果进行分析讨论；
5 写出本实验的总结、收获和体会。
图形阵列磁各向异性的研究
东南大学硕士学位论文（靶）上，而将大电极和屏蔽罩等相连后接地作为另～极，这样，在小电极处产生的暗区电压降比大电极暗区压降要大得多，致使流向大电极的离子能量小于溅射阀能，在大电极上就不会发生溅射。
因此，只能用小电极作为靶，而将基片放置在大电极上，就可以进行高频溅射镀膜。
通常，频率为１０－３０ＭＨｚ左右，目前国际上定为１３．５６ＭＨｚ．射频溅射几乎可以用来沉积任何固体材料的薄膜，所得膜层致密、纯度高、与基片附着牢固，并具有较高的溅射速率。
当需将基片放置在不直接受次级电子轰击的位置上，或利用磁场使电子偏离基片。
溅射的速率是按如下方法来确定的：先在某一制备态下溅射一薄膜（如半小时），再用双光束干涉显微镜测定膜厚。
由溅射时问和膜的厚度即可定出溅射速率。
对于多层膜样品，通过计算机自动控制衬底在两个不同靶上的停留时间，以达到预设的多层膜两种材料的厚度。
然后用ｘ光小角衍射直接测量其调制周期。
我们制各的多层膜调制长度与设定的调制厚度相差小于５％。
２．１－３离子束溅射法离子束溅射技术的原理和特征：在比较低的气压下，从离子源区处的氩离子以一定角度对靶材进行轰击，由于轰击粒子的能量大约为１ＫｅＶ，对靶材的穿透深度可忽略不计，级联碰撞只发生在靶材几个原子厚度的表面层中，大量的原子逃离靶材表面，成为溅射离子，其具有的能量大约为１０ｅＶ的数量级。
由于真空室内具有比较少的背景气体分子，溅射离子的自由程很大，这些粒子以直线轨图２．３：离子柬溅射实验装置１．水冷靶架，２．１２ｃｍ辅助离子源，３．１６ｅｒａ主离子源，４．行星基板架５．挡板６．甲板阀７．晶振膜厚仅迹到达基板并沉积在上面形成薄膜。
由于大多数溅射粒子具有的能量只能渗入并使薄膜致密，而没有足够的能量使其它粒子移位，造成薄膜的破坏，并且由于低的背景气压，薄膜的污染也很低；而且，冷的基板也阻止了由热激发导致晶粒的生长在薄膜内的扩散。
因此。
在基板上可以获得致密的无定形膜层。
在层膜过程中，特别是那些能量高于１０ｅＶ的溅射粒子，能够渗入几个原子量级的膜层从而提高了薄膜的附着力，并且再搞低折射率层之问形成了很小梯度的过东南大学硕士学位论文的偏移，就可求出薄膜的厚度。
磁各向异性的测量
易磁化方向与难磁化方向
易磁化方向是能量最低的方向，所以自发磁化形成 磁畴的磁矩取这些方向，在较弱的H下，磁化就很 强甚至饱和。
易磁化轴与难磁化轴： Fe：易轴 [100]，难轴 [111] Ni： 易轴 [111]，难轴 [100] Co：易轴 [0001]，难轴 [1010]
Key Lab for Magnetism and Magnetic Materials of the Ministry of Education, Lanzhou University
∴可将B3、B5项并入B0及B6项 最后，立方晶体的磁晶各向异性能
Fk
i
的数学表
达式为：
Fk
K0
K1
(12
2
2＋
2
23
2＋
2 2
31
)
K
212
2 2
2 3
......
一般在考虑Fk相对于Ms取向变化时，常将K0略去：
Fk K1(1222＋2232＋3212 ) K2122232
其中：K1、K2为磁晶各向异性常数，磁性材料特性 参数之一。其大小可以表征磁性材料沿不同方向磁化至
保持不变。
∴上式中只能出现1、2、3 的偶次函数关系。 并且为轮换对称。
Fk
(i
)
B0
B3 (12
2 2
2 3
)
B5 (14
24
4 3
)
B6 (1222
3222
12
2 3
)
又 12＋22＋32
1
(12＋
2
2＋
2 3
)
2
(14
24
4 3
)
2(12 2 2
表面磁光克尔效应实验
当两个偏振方向之间有一个小角度时，通过 偏振棱镜2的光线有一个本底光强。反射光偏振面 旋转方向同向时光强增大，反向时光强减小，这 样样品的磁化方向可以通过光强的变化来区分。
表面磁光克尔效应实验扫描图样
克尔信号分析
虽然表面磁光克尔效应的测量结果是克尔 旋转角或者克尔椭偏率，并非直接测量磁 性样品的磁化强度。但是在一阶近似的情 况下，克尔旋转角或者克尔椭偏率均和磁 性样品的磁化强度成正比。表面磁光克尔 效应实际上测量的是磁性样品的磁滞回线， 因此可以获得矫顽力、磁各向异性等方面 的信息。
磁性材料可分为顺磁质、抗磁质、铁磁质等， 磁性材料可分为顺磁质、抗磁质、铁磁质等，它们 的磁化机制各不相同在这里不作详细介绍。 的磁化机制各不相同在这里不作详细介绍。 磁性材料又可分为硬磁材料、软磁材料、 磁性材料又可分为硬磁材料、软磁材料、矩磁材料 等等，它们的磁滞回线是各有特点的 等等，它们的磁滞回线是各有特点的
B
B
B
O
H
H
O
H
硬磁材料 软磁材料 矩磁材料
磁化原理
（1）、一般材料的磁化原理 ）、一般材料的磁化原理 B0
（a）无外磁场时
B/
（b）有外磁场时
（2）、铁磁质的磁化原理 ）、铁磁质的磁化原理B0Fra bibliotek（a）无外磁场时
（b）有外磁场时
课后问题
如何判断是哪种克尔效应？
如何判断正负克尔效应？正负克尔效应的产 生与什么因素有关？
2．纵向克尔效应：磁化方向在样品膜面内， 并且平行于入射面。纵向克尔信号的强度 一般随光的入射角的减小而减小，在零入 射角时为零。
3．横向克尔效应：磁化方向在样品膜面内， 并且垂至于入射面。横向克尔效应中反射 光的偏振状态没有变化。
磁光克尔效应研究.
磁光克尔效应研究摘要:当光电子技术日益在新兴高科技领域获得广泛应用的同时，以磁光效应原理为背景的磁光器件显示了其独特的性能和广阔的应用前景，引起了人们的浓厚兴趣。
表面磁光克尔效应，作为测量材料磁光特性特别是薄膜材料的物性的一种有效方法，已被广泛应用于磁有序、磁各向异性、多层膜中的层间耦合以及磁性超薄膜的相变行为等问题的研究。
本文简单介绍了什么是磁光克尔效应、磁光克尔效应的发展、以及表面磁光克尔效应作为一种测量方法的原理、实验装置和发展。
关键词:磁光克尔效应;磁光特性;表面磁光克尔效应1.引言1845年，Michael Faraday发现当给玻璃样品加一磁场时，透射光的偏振面将发生旋转，首次发现磁光效应。
随后他在处于外加磁场中的金属表面做反射实验，但由于他所谓的表面不够平整，因而实验结果不能使人信服。
1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-optic Kerr effect)。
1985年Moog和Bade r两位学者对铁超薄膜磊晶成长在金单晶(100)面上的磁光克尔效应做了大量实验，成功得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并提出SMOKE作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。
由于此方法磁性测量灵敏度达一原子层厚度，且此装置可配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重要研究方法。
2.磁光克尔效应图1 克尔效应示意图一束线偏振光从具有磁矩的介质表面反射时，反射光将是一束椭圆偏振光，而且偏振方向将发生产生旋转。
相对于入射的线偏振光（以椭圆的长轴为标志）的偏振面方向有一定的偏转，偏转的角度为克尔转角，短轴与长轴的比为椭偏率，如图1所示。
复磁光克尔角定义为：，其大小正比于样品的磁化强度。
表1给出了常见的磁性物质在室温下的磁光克尔转角的数值。
各向异性磁电阻测量实验报告
各向异性磁电阻测量实验摘要：本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法，分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化,最后对本实验进行了讨论。
关键词：各向异性磁电阻、AMR曲线、磁电阻测量引言一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
1988年，在分子束外延制备的Ｆｅ／Ｃｒ多层膜中发现ＭＲ可达50％。
并且在薄膜平面上，磁电阻是各向同性的。
人们把这称之为巨磁电阻（简记为GMR），90年代，人们又在Ｆｅ／Ｃｕ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇ和Ｃｏ／Ａｕ等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。
1992年人们又发现在非互溶合金（如Ｆｅ、Ｃｏ与Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等在平衡态不能形成合金）颗粒膜如Ｃｏ-Ａｇ、Ｃｏ-Ｃｕ中存在巨磁电阻效应，在液氮温度可达55%，室温可达到20％，并且有各向同性的特点。
1994４年，人们又发现Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅ隧道结在4.2Ｋ的ＭＲ为30％，室温达18％，之后在其他一些铁磁层／非铁磁层／铁磁层隧道结中亦观察到了大的磁电阻效应，人们将此称为隧道结磁电阻（简记为TMR）。
目前ＭＲ室温达24％的ＴＭＲ材料已制成，用ＴＭＲ材料已制成计算机硬盘读出磁头，其灵敏度比普通ＭＲ磁头高10倍，比ＧＭＲ磁头高数倍。
20世纪90年代后期，人们在掺碱土金属稀土锰氧化物中发现ＭＲ可达103%～106%，称之为庞磁电阻（简记为CMR）。
目前锰氧化物CMR材料的磁电阻饱和磁场较高，降低其饱满和场是将之推向应用的重要研究课题。
利用磁电阻效应可以制成计算机硬盘读出磁头；可以制成磁随机存储器（ＭＲＡＭ）；还可测量位移、角度、速度、转速等。
实验目的（1）初步了解磁性合金的AMR。
（2）初步掌握室温磁电阻的测量方法。
实验原理一些磁性金属和合金的ＡＭＲ与技术磁化相对应，即与从退磁状态到趋于磁饱和的过程相应的电阻变化。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，即有各向异性。
磁光克尔效应及其测量
磁光克尔效应及其测量磁光克尔效应是莱布尼兹效应的一种特殊情况，早在1820年英国物理学家威廉莱布尼兹就发现，当一个物体被放置在一种外力的作用下时，比例系数会发生变化。
经过时间的演变，现代物理学家们发现，磁光克尔效应可以在各种材料中发生，特别是金属、半导体和特殊的磁性材料。
磁光克尔效应的学习和研究，有助于我们了解磁场和电场之间的关系以及它们是如何相互影响的。
磁光克尔效应可以用来测量电磁波和磁场强度，这样就可以研究物体本身的特性。
磁光克尔效应的测量是通过在一个环境中放置一个电磁偶合物来进行的，该物体的变化可以用特定的传感器来观测和测量。
在进行测量之前，必须确保测量仪器的准确性和精确度。
磁光克尔效应的测量采用了多种不同的技术，其中包括DECODER 法、半导体磁光克尔测量法和集成磁光克尔测量法。
DECODER法是最初用于研究磁光克尔效应的技术，它可以对外部电磁场进行测量和监测。
半导体磁光克尔测量方法是通过发射激光来测量磁光克尔效应，并且可以检测出磁场的变化。
集成磁光克尔测量法可以同时测量电磁偶合的磁场和电场的强度，并且可以快速检测出磁场的变化，精确测量出磁场的大小。
磁光克尔效应的测量对物理学、电子学和医学等领域都有着重要的作用，其中最为重要的当属磁光克尔测量技术。
磁光克尔测量技术有助于更好地控制和研究电磁场。
它也可以用来测量电子电路中的小型磁场和电场，并可以检测出电子电路中电磁场的变化。
此外，磁光克尔测量技术还可以应用于非接触式检测中，可以用来检测物体上的小型磁场变化，预测这些物体之间的相互作用。
在磁光克尔测量技术进行研究之前，必须有正确的实验设计和正确的仪器，以确保实验的准确性和可靠性。
同时，实验设计必须符合实验的物理学原理，以确保实验的结果尽可能准确。
磁光克尔效应和其测量是物理学领域一个重要的研究领域，就如同莱布尼兹效应一样。
磁光克尔效应的测量可以用来测量电磁波和磁场强度，从而可以开发更精确的传感器和测量仪器，以及更好的电子电路。
磁光克尔效应
磁光克尔效应
克尔磁光效应于1876年由J.克尔发现，指入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象。
发现
英文名称：magneto-optical effect
克尔磁光效应入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由J.克尔发现。
原理
克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种情形。
极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。
[1]
应用
克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴（见磁介质、铁磁性）。
不同的磁畴有不同的自发磁化方向，引起反射光振动面的不同旋转，通过偏振片观察反射光时，将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。
用此方法还可对磁畴变化作动态观察。
用各向异性磁阻效应测量磁场.
用各向异性磁阻效应测量磁场实验目的：1．了解各向异性磁阻的原理并对其特性进行实验研究 2．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布 3．测量地磁场实验仪器：ZKY-DCC 磁场实验仪，电源，水平校准仪，导线等。
实验原理：磁场的测量可利用电磁感应、霍耳效应以及磁阻效应等各种效应，其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器就是利用磁阻效应制成的，可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。
磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR ），各向异性磁阻（AMR ），巨磁阻（GMR ），庞磁阻（CMR ）等阶段。
本实验研究AMR 的特性并利用它对磁场进行测量。
各向异性磁阻传感器AMR （Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni 80 Fe 20）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
铁磁材料的电阻同电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R max 最大，电流与磁化方向垂直时电阻R min 最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：R = Rmin ＋(Rmax －R min cos 2θ在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图1所示。
图1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行时，磁化方向即易磁化轴方向，电桥的4个桥臂电阻阻值相同，输出为零。
各向异性磁电阻.
各向异性磁电阻测量Dad一、实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR。
即有：若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：对于大多数材料故AMR定义为：如果，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
二、实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表三、实验注意事项1．经试验发现，多次测量时数据会有较大的偏差，因此最好一次性完成完整的测量，即使漏掉个别点也没关系，不必反向改变电流找漏掉的点。
2．实验结束时要将各个电源归零，关闭数字万用表，因实验中电流较大，应注意安全。
3．在记录过程中，在样品电压变化缓慢的区域，线圈电流可以变化的快一些，在样品电压变化快的区域，线圈电流要缓慢变化。
四、实验内容Ａ．方法1.将样品切成窄条，这在测AMR时是必需的。
对磁性合金薄膜，饱和磁化时，样品电阻率有如下关系:其中θ是磁场方向与电流方向的夹角。
为保证电流有一确定方向，常用的方法是：（１）将样品刻成细线，使薄膜样品的宽度远远小于长度。
（２）用平行电极，当电极间距远小于电极长度时，忽略电极端效应，认为两电极间的电流线是平行的。
2.用非共线四探针法测电阻值，如图12.1-10所示。
这种方法当数字微伏表内阻很大时，可以忽略探针接触电阻的影响，已在半导体、铁氧体、超导体等的电测量中广泛使用。
B.测量测量Ｆｅ-Ｎｉ薄膜的ＡＭＲa.将大功率恒流源与亥姆霍兹线圈连接。
各向异性磁电阻、巨磁电阻测量
各向异性磁电阻、巨磁电阻测量1. 实验目的(1) 初步了解磁性合金的AMR，多层膜的GMR，掺碱土金属稀土锰氧化物的CMR；(2) 初步掌握室温磁电阻的测量方法。
2.实验原理2.1 各向异性磁电阻(AMR)一些磁性金属和合金的AMR与技术磁化相对应，即与从退磁状态到趋于磁饱和过程的电阻变化相对应。
外加磁场与电流方向的夹角不同，饱和磁化时的电阻率不一样，即有各向异性。
通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR，即有∆ρ∥=ρ∥−ρ(0)和∆ρ⊥=ρ⊥−ρ(0)。
若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，则ρ(0)与平均值ρav=ρ∥+2ρ⊥3相等。
大多数都有材料ρ∥>ρ(0)。
AMR通常定义为AMR=ρ∥−ρ⊥ρ(0)(1)如果ρ0≠ρav，则说明该样品在退磁状态下有磁畴织构，即磁畴分布非完全各向同性。
2.2 多层膜的巨磁电阻(GMR)巨磁电阻效应首次在Fe/Cr多层膜中发现，其室温下的MR约11.3%，4.2K时约为42.7%；Co/Cu多层膜室温MR可达60%~80%，远大于AMR，故称为巨磁电阻。
其特点为：(1) 数值比AMR大得多。
(2) 基本上为各向同性。
(3) 多层膜磁电阻按传统定义MR=ρH−ρ(0)ρ(0)×100%是负值，恒小于100%；常采用另一定义GMR=ρ0−ρ(H)ρ(H)×100%，用此定义数值为正，且可大于100%。
(4) 无外磁场时，多层膜相邻铁磁层磁化反平行排列，电阻最大；加外磁场后，各层磁化平行排列，电阻最小。
(5) 多种磁性材料多层膜都有GMR，但并不是所有多层膜都有大的磁电阻。
2.3掺碱土金属稀土锰氧化物的庞磁电阻(CMR)到目前为止，对RE1−x T x MnO3(RE=La，Pr，Nd，Sm；T=Ca，Sr，Ba，Pb)，在x=0.2~0.5范围内都观测到CMR和铁磁性。
其CMR的特点为：(1) 数值远大于多层膜的GMR。
物理实验技术中的磁光克尔效应测量方法
物理实验技术中的磁光克尔效应测量方法磁光克尔效应是指光在磁场中传播时发生的一种现象。
它是由于磁场对光的折射率产生影响而导致的，这种影响可以通过克尔常数来描述。
磁光克尔效应的测量方法在物理实验技术中具有重要的应用，本文将探讨其中的一些方法。
首先，介绍一种经典的磁光克尔效应测量方法：波长法。
这种方法是通过测量不同波长的光在磁场中的折射率差异来确定克尔常数。
实验中，可以使用光源产生连续光谱，例如白炽灯或氙气灯。
将这些光通过一个棱镜分散成不同波长的色散光，在磁场中通过样品后，使用光栅或玻璃片将光反射回去，并进一步分散。
通过测量不同波长的光束在样品后的偏转角度，可以计算出不同波长的折射率变化。
最后，将这些数值代入光的折射率方程，可以求解出克尔常数。
此外，还有一种常用的磁光克尔效应测量方法是旋光法。
这种方法是通过测量不同磁场下旋光度的变化来确定克尔常数。
实验中，可以使用一个旋光仪，将可旋转线偏振片和样品夹在中间。
通过调整线偏振片的角度，并测量通过样品的旋光度，可以得到不同磁场下的旋光度变化。
将这些数值代入旋光度的公式，可以求解出克尔常数。
这种方法相对简单，且测量结果的误差相对较小，因此在实验室中常被应用。
虽然波长法和旋光法是常用的磁光克尔效应测量方法，但仍然存在一些局限性。
例如，波长法需要使用高分辨率的光谱仪，且在测量中需要考虑折射率的非线性效应。
而旋光法则需要比较复杂的仪器来测量旋光度，且在实验中可能受到样品的旋光度过小或过大的限制。
为了克服这些局限性，近年来研究者们提出了一种新的磁光克尔效应测量方法：干涉法。
这种方法利用了干涉现象来测量光的相位差，从而求解出克尔常数。
实验中，可以使用激光做为光源，将其分成两束光，其中一束光经过磁场作用后与另一束光通过样品后再次叠加。
通过调整干涉仪的角度和测量干涉条纹的移动情况，可以计算出相位差的变化。
将这些数值代入相位差的公式，可以求解出克尔常数。
干涉法不仅有较高的测量精度，还能够在较小的磁场范围内进行测量。