磁光克尔效应及其应用
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。
电控磁光克尔效应 -回复
电控磁光克尔效应-回复电控磁光克尔效应是研究光学和电磁学之间相互作用的重要现象之一。
本文将介绍电控磁光克尔效应的基本原理及其在光通信和光子学中的应用。
第一部分：电控磁光克尔效应的基本原理1.1 克尔效应的基本概念克尔效应是指当光通过具有磁性的材料时，光的偏振方向会发生旋转的现象。
这种现象是由于磁场对于光在材料中传播的影响导致的。
1.2 磁光效应与克尔效应的关系磁光效应是指磁场对光在材料中的传播速度和光折射率的影响。
克尔效应是磁光效应中一种重要的表现形式，即光的偏振方向随磁场变化而旋转。
1.3 电控磁光克尔效应的原理电控磁光克尔效应是通过对材料施加电场来调控光的磁光效应的一种方法。
当电场作用于具有磁性的材料时，其电磁性质会发生变化，从而引起光的偏振方向发生变化。
1.4 导电材料的特性为了发挥电控磁光克尔效应，通常使用的材料是具有导电性的材料，如金属或半导体。
这些材料具有良好的电子传导性能，能够在外加电场的作用下改变其电磁性质。
第二部分：电控磁光克尔效应的实验方法2.1 实验装置为了研究电控磁光克尔效应，需要一套完整的实验装置。
该装置包括光源、光学元件、电场和磁场控制器以及光弹检测器等部分。
2.2 光的偏振态测量在实验中，需要测量光的偏振态。
常用的方法有偏振片法、干涉法和旋转法等。
利用这些方法可以得到准确的光的偏振状态，并进行相关的光学计算。
2.3 施加电场和磁场为了实现电控磁光克尔效应，需要在材料中施加电场和磁场。
电场通常通过在材料上施加电压来实现，磁场则可以通过电磁线圈产生。
2.4 光弹检测器的使用光弹检测器用于测量光的偏振态在电场和磁场的作用下的变化。
常用的光弹检测器有振镜法、液晶法和拍频法等。
第三部分：电控磁光克尔效应的应用3.1 光通信中的应用电控磁光克尔效应可以用于光通信中的光信号调制。
通过对光的偏振方向的调控，可以实现对光信号的调制和解调，实现高速、大容量的光通信传输。
3.2 光子学中的应用电控磁光克尔效应在光子学中有广泛的应用。
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。
表面磁光克尔实验报告.
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。通常情况下，
极向克尔信号的强度随光的入射角的减小而增大，在 0o入射角时（垂直入射）达到最大。
图 2 极向克尔效应
2．纵向克尔效应：如图 3 所示，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 入射角时为零。通常情况下，纵向克尔信号中无论是克尔旋转角还是克尔椭偏率都要比极向克尔信号小一个数量级。图 3 纵向克尔效应
振面旋转方向和δ同向时光强增大，反向时光强减小，这样 品的磁化方向可以通过样光强的变化来区分。在图 2 的光路中，假设取入射光为p偏振（电场矢量Ep平行于入射面），当光线从磁化了的样品表面反射时由于克尔效应，反射光中含有一个很小的垂直于Ep的电场分量 ， 通常Es<<Ep。
在一阶近似下有：
Es／Ep=θk+iεk (1)
正是这个原因纵向克尔效应的探测远比极向克尔效应来得困难。但对于很多薄膜样品来说，易磁轴往往平行于样品表面，因而只有在纵向克尔效应配置下样品的磁化强度才容易达到饱和。因此，纵向克尔效应对于薄膜样品的磁性研究来说是十分重要的。
3．横向克尔效应：如图 4 所示，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。这是因为在这种配置下光电场与磁化强度矢积的方向永远没有与光传播方向相垂直的分量。横向克尔效应中，只有在 偏振光（偏振方向平行于入射面）入射条件下，才有一个很小的反射率的变化。图 4 横向克尔效应
成偏离消光位置一个很小的角度δ，
如图 6 所示。样品放置在磁场中，当外加磁场改变样品磁化强度时，反射光的偏振状态发生改变。通过偏振棱镜 2 的光强也发生变化。在一阶近似下光强的变化和磁化
磁光效应简介及其应用
、
法 拉 第 效 应
应用才算走上 了快 车道。
（ 一） 磁 光 调 制 器
光学隔离器 ， 又 称光 学二极 体 ， 是 一 种 可 限 制 光 线 向 特 定 方 向行进 的光学仪器 。它通 常被 用来 防止多 余 的反馈 光线进 在这个公式中 ， ｐ是旋 转 的角度 ， 即光波 被磁 场作 用弯 折 入光学振 荡器 中， 例 如 雷射 腔 。其 运作 原 理乃 为 法拉 第 效应 的程 度。而 Ｂ则是磁 场沿光 传播 方 向的投影 。至于 ｄ则是 光 （ 磁光效应所造成 ） ， 而该 效应被 用在其 主元件 ， 亦 即法拉 第旋 与磁 场相互作 用的距离。＾ ｙ 称为 韦尔代 常数 ， 与材料 的本身 性 光 器 中 。 质、 光波的波长和周 围环境温度有密切 的关系 。 光学 隔离器 的主元 件是 法拉第 旋光 器 。我们 在旋 光器 中 我们 先假 定韦尔代常数是 正数 ， 那 么当光的传播 的方 向和 施加一个磁场 。它 的磁感 应强 度在 光线传 播方 向上 的分量 大 磁场 的方 向一致 的时候 ， 顺着 光 的传播方 向， 光 波的偏 振就会 小为 Ｂ 。这个磁场会使光线通过 旋光器 时偏振 方 向发 生旋 转。 沿着顺时针 。同理 ， 当光 的传 播 的方 向和磁场 的方 向相反 时 ， 旋转角度 Ｂ为 ： 偏振就是 逆时 针旋 转 。如 果存 在 反射 的现 象 ， 即光通 过 介质 ８ ＝ｙＢｄ 后， 再被 反射 回来再次穿 过介 质 ， 那 么相 当于作用 了两 次 ， 也就 其中＾ ｙ 是旋光 器材料 （ 非 晶体或 晶体 ； 固体 ， 液体或气 体 ） 是说旋转角度就会加倍 。 的韦尔代常数 ， ｄ则是旋光器 的长度 。在 光学隔离器 中， 旋转 角 二、 磁 光 克 尔效 应 度被特别设为 ４ ５度 。 磁光克尔效应 是偏 振光从有磁 畴的铁磁体反射后 ， 偏振 面 另外 ， 任何种类 的光 学隔离器 （ 不仅是法拉第 隔离 器 ） 都 需 变化 ； 进而 引起 光 的强度 变化 的现象 ， 称为 磁光 克尔效 应 。这 要某 种 非 互 换 性 机 制 。 是约翰 ・ 克尔于 １ ８ ７ ７年发现 的。 （ 三） 磁 光 环 行 器 磁光克尔效应 的原 理是 ： 从 铁磁体 表 面反射 的极化 光 ， 变 当光 纤技术和通信 技术的应用愈加 广泛 ， 磁 光环行器 同时 成了椭圆偏振光 ； 并 且其 长轴 发生转 动 ； 转动 的大小 与表 面磁 也被用在 光纤 和通信技术之 中。他 的原理是 ， 利用环 行器能够 畴 的 磁 化 向量 成 分 成 正 比 。它 的 物 理 根 源 是 磁 圆 二 向 色 性 ； 在 在 同一根 光纤 内传 输两个方 向不 同的信号的原理 ， 使 得系统 的 磁性材料 中 ， 光 和 自旋一 轨道 偶合 ， 导 致对 左 ， 右旋 的极 化光 吸 体积一次性减半 ， 从而大大 降低成本 。 收不 同的缘故。磁 光克 尔效应 从铁 磁体 的磁化 向量 相对光 的 四、 总 结 入射 面和反射 面又可分成三大类 ： 时代在进 步 ， 科学技术也在 随之发展 ， 磁 光效应从 １ ８ ４ ５年 （ １ ） 极性 的磁光 克尔效应 ： 磁化 向量垂直反射 面 ， 但与 入射 的初步茅庐 ， 继而 １ ０ ０多年无 人 问津 ， 然 后 到了这 近半 个 世纪 面平 行 。 的高速发展 。在未来 ， 磁光特性 的相关 研究 ， 一定会更 加深 人 ， （ ２ ） 纵 向磁 光克尔效应 ： 磁化 向量和 入射面及 反射 面 同时 同时 ， 计 算机科学 的发展愈快 ， 磁存储技术也 将获得质 的飞跃 。 平行 。 磁光学作为一个整 体科 学 ， 将来 的发展 前景 可期 ， 相 关 的磁光 （ ３ ） 横 向磁 光克尔效 应 ： 磁化 向量和入射 面垂直 ， 但平行 于 应用亦将更加广 阔。 参 考 文献 ： 反射 面。 磁光 克尔 效 应一 般 观 察表 面 深度 为 １ ０ － ２ ０ ｎ ｍ 的磁 畴 ， 因 ［ １ ］ 周静 ， 王选章 ， 谢 文广． 磁 光效应 及其应 用 ［ Ｊ ］ ． 现 代物 此， 最适合用于磁性 薄膜磁 性 的研 究 ； 也可 用此效 应做 成显微 理 知 识 ， ２ ０ ０ ５ （ ５ ） ： ４ ５ ４７ ． 镜， 作为磁性研究的一种手段 。 ［ ２ ］ 徐 明祥 ． 磁性液体复合 体 的磁 光效应 ［ Ｊ ］ ． 红 外与毫米 三、 磁 光 效 应 的 应 用 波 学报 ， １ ９ ９ ９ ， １ ８ （ ３ ） ： ２ ５ ３ － ２ ５ ６ ． 尽管 法拉第作 为一个 先驱 者 ， 他在 １ ８ ４ ５年就早 早发 现 了 ［ ３ ］ 王佳颖 ， 郭志忠 ， 李洪波 ， 等． 集磁 环式光 学电流互感 器 Ｊ Ｉ ． 电 力 自动 化 设 备 ， ２ ０ １ １ ， ３ １ （ ９ ） ： ２ ３ － ２ ６ ． 磁光效应 。但是 ， 在其后 １ ０ ０多 年 的时间里 ， 磁光效 应都 没 有 的结 构 优 化 ｌ 得到有效 的应用 ， 只是不断地完 善理论 。时 间到 了 １ ９ ５ ６年 ， 地 ［ ４］ 朱科 ， 郑厚植 ， 甘 华 东， 等． 磁各 向异性 对（ Ｉ ｎ ， Ｇ ａ ） Ａ ｓ 衬 点 贝尔实 验室 ， 通过偏 光显微镜 ， 使用透射光 ， 来观测钇铁 石榴 底 （ Ｇ ａ ， Ｍ ｎ ） Ａ ｓ的影 响 ［ Ｊ ］ ． 红 外 与 毫米 波 学报 ， ２ ０ １ １ ， ３ ０ （ １ ） ：
磁光效应简介及其应用
磁光效应简介及其应用作者：陈俊如来源：《科技风》2018年第04期摘要：磁光效应是电磁波在被施加准静态磁场物体中传播的种种现象。
在这些旋磁材料中，左旋和右旋椭圆偏振光可以以不同速率在介质中传播，导致一些很重要的效应。
当光线经过一层磁光物质后，会导致法拉第效应：光线的偏振面可以被旋转，成为法拉第旋光器。
当光线被磁光物质反射后，会产生磁光克尔效应。
在最近的数十年里，光电技术日益在高新领域获得广泛应用，而在同时，以磁光效应为原理的各种器件也展现出了非常独特的性质和极其光明的应用未来。
关键词：磁光效应；法拉第效应；磁光克尔效应；塞曼效应一、法拉第效应法拉第效应又称法拉第旋转，它是一种磁光效应。
他的机理是，在传播介质中，光——可见的电磁波与介质中的磁场会有相互作用。
这个相互作用的结果就是能导致偏振平面的旋转，同时，旋转幅度与磁场沿着光传播方向的投影分量成正比。
对于透明物质，偏振的旋转角弧与磁场的关系为β=γBd在这个公式中，β是旋转的角度，即光波被磁场作用弯折的程度。
而B则是磁场沿光传播方向的投影。
至于d则是光与磁场相互作用的距离。
γ称为韦尔代常数，与材料的本身性质、光波的波长和周围环境温度有密切的关系。
我们先假定韦尔代常数是正数，那么当光的传播的方向和磁场的方向一致的时候，顺着光的传播方向，光波的偏振就会沿着顺时针。
同理，当光的传播的方向和磁场的方向相反时，偏振就是逆时针旋转。
如果存在反射的现象，即光通过介质后，再被反射回来再次穿过介质，那么相当于作用了两次，也就是说旋转角度就会加倍。
二、磁光克尔效应磁光克爾效应是偏振光从有磁畴的铁磁体反射后，偏振面变化；进而引起光的强度变化的现象，称为磁光克尔效应。
这是约翰·克尔于1877年发现的。
磁光克尔效应的原理是：从铁磁体表面反射的极化光，变成了椭圆偏振光；并且其长轴发生转动；转动的大小与表面磁畴的磁化向量成分成正比。
它的物理根源是磁圆二向色性；在磁性材料中，光和自旋轨道偶合，导致对左，右旋的极化光吸收不同的缘故。
磁光效应物理实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解磁光效应的原理及其在光学领域中的应用；2. 掌握磁光效应实验的基本操作；3. 通过实验，测定磁光效应中的一些关键参数，如磁光克尔效应和法拉第效应；4. 分析实验数据，得出磁光效应的相关规律。
二、实验原理磁光效应是指电磁波在磁场中传播时，其电磁场分布发生变化的现象。
主要包括磁光克尔效应和法拉第效应。
1. 磁光克尔效应：当线偏振光通过具有磁光性质的介质时，其偏振面会旋转一个角度，称为克尔角。
克尔效应的大小与磁场的强度和介质的磁光常数有关。
2. 法拉第效应：当线偏振光通过具有法拉第效应的介质时，其偏振面会旋转一个角度，称为法拉第角。
法拉第效应的大小与磁场的强度、介质的法拉第常数以及光在介质中的传播速度有关。
三、实验仪器与材料1. 磁光克尔效应实验装置：包括线偏振光源、磁光克尔效应样品、检偏器、光电池等；2. 法拉第效应实验装置：包括线偏振光源、法拉第效应样品、检偏器、光电池等；3. 直流稳压电源、磁铁、光具座、光电池读数仪等。
四、实验步骤1. 磁光克尔效应实验：（1）将线偏振光源发出的光通过检偏器，得到线偏振光；（2）将线偏振光照射到磁光克尔效应样品上，调节磁铁的位置，使样品处于磁场中；（3）通过检偏器观察光电池的输出信号，记录克尔角；（4）改变磁场强度，重复上述步骤，得到一系列克尔角数据。
2. 法拉第效应实验：（1）将线偏振光源发出的光通过检偏器，得到线偏振光；（2）将线偏振光照射到法拉第效应样品上，调节磁铁的位置，使样品处于磁场中；（3）通过检偏器观察光电池的输出信号，记录法拉第角；（4）改变磁场强度，重复上述步骤，得到一系列法拉第角数据。
五、实验数据整理与归纳1. 对磁光克尔效应实验数据进行处理，得到克尔角与磁场强度的关系曲线；2. 对法拉第效应实验数据进行处理，得到法拉第角与磁场强度的关系曲线；3. 根据实验数据，分析磁光克尔效应和法拉第效应的规律。
六、实验结果与分析1. 磁光克尔效应实验结果表明，克尔角与磁场强度呈线性关系，符合磁光克尔效应的规律；2. 法拉第效应实验结果表明，法拉第角与磁场强度呈线性关系，符合法拉第效应的规律；3. 通过实验，验证了磁光效应在光学领域中的应用，如光学隔离器、光开关等。
磁光效应的解释和应用
磁光效应的解释和应用磁光效应是一种非常特殊的物理现象，它能够在磁场和光之间相互转换。
具体来说，就是在一个磁场中，光线可以被偏转方向。
这个现象神秘而神奇，被广泛地应用在各个领域，包括科学研究、医疗、通信和娱乐等方面。
本文将介绍磁光效应的基本原理和它的一些应用。
磁光效应的基本原理磁光效应是指当光线穿过磁场时，它的偏振方向会被改变的现象。
这个现象可以通过克尔效应来解释。
克尔效应是指在磁场中，不同方向的偏振光线速度不同，因而会产生不同的相位差，从而导致整个光波面的旋转。
更具体地说，当光线通过具有磁性材料时，它会与材料中的磁电荷相互作用，从而导致光线的偏振方向发生变化。
这个过程可以进一步分为常磁性和巨磁性两种情况。
常磁性是指材料中的原子磁矩与磁场方向不一致，这个情况下发生的克尔效应叫做Faraday效应。
而在巨磁性材料中，磁电荷的方向与磁场方向相同，因此会导致Cotton-Mouton效应。
磁光效应的应用磁光效应在科学研究、医疗、通信和娱乐等领域都有广泛的应用。
在科学研究方面，磁光效应被广泛用于材料磁性、磁场和磁畴的研究。
通过测量磁光的旋转角度，可以确定磁场的强度和方向。
磁光效应还常用于开发和研究磁场和磁性材料的新型传感器和器件。
在医疗方面，磁光效应被应用于磁共振成像(MRI)。
在MRI中，利用磁光效应来感测人体内部磁场的小变化，通过这种方式可以创造出人体内部对不同成分的特定效果图像，以诊断不同的病症。
同时，MRI还可以用于医学研究和药物开发等方面。
在通信领域，磁光效应被广泛应用于光学通信中。
磁光器件（Magneto-optical Devices）是一种把电信信息转化为光信号的器件。
通过磁光器件转化，光信号可以更好地保持原信息，并且能够更快地在波长间切换，实现更快速和高质量的数字通信。
在娱乐领域，磁光效应也有一些应用。
例如，磁光图像, 是一种让图像通过光线的磁光效应呈现出立体效果的图像。
这些图像需要使用特定的眼镜来观看，因为它们有双效性。
克尔效应实验报告
近代物理实验报告实验题目：表面磁光克尔效应班级：学号：学生姓名：实验教师：表面磁光克尔效应实验报告一、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、实验装置（1）光学减震台；（2）光路系统,包括入射光路与接收光路；（3）励磁电源主机和可程控电磁铁；（4）前级放大器和直流电源组合器（a.为激光器提供精密稳压电源；b.将光电检测装置接收到的克尔信号作前级放大，并送入系统控制装置中的信号检测装置中；c.将霍尔传感器探测到的信号送入检测装置)；（5）信号检测主机；（6）控制系统和计算机。
三、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。
高中物理中的克尔效应及应用
高中物理中的克尔效应及应用克尔效应是指当导体在磁场中运动时，导体内部会产生感应电动势，从而产生感应电流的现象。
这一现象在高中物理中被广泛研究和应用。
本文将介绍克尔效应的原理及其在实际应用中的重要性。
一、克尔效应的原理克尔效应是由奥地利物理学家恩斯特·克尔于1853年首次发现的。
当导体在磁场中运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场，从而产生感应电动势。
这个现象被称为克尔效应。
克尔效应的原理可以用右手定则来描述。
当右手握住导体，大拇指指向运动方向，四指指向磁场方向时，四指的弯曲方向即为感应电流的方向。
这个定则可以帮助我们理解克尔效应的原理。
二、克尔效应的应用克尔效应在实际应用中有许多重要的应用。
以下是其中几个常见的应用：1. 电流表和电压表克尔效应可以用来制造电流表和电压表。
当导体中有电流通过时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场。
通过测量这个感应电场的大小，我们可以得到电流的大小。
2. 电动机电动机是利用克尔效应的重要应用之一。
当导体在磁场中运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场。
这个电场会产生一个感应电流，从而产生一个力，使导体继续运动。
这个力可以用来驱动电动机的转动。
3. 发电机发电机是利用克尔效应将机械能转化为电能的重要装置。
当导体在磁场中运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场。
通过将导体连接到电路上，感应电场会产生一个感应电流，从而产生电能。
4. 磁流体制动器磁流体制动器是利用克尔效应的一种特殊应用。
当导体中的电流通过时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场。
通过调节磁场的强弱，可以控制制动器的制动力大小。
5. 磁悬浮列车磁悬浮列车是克尔效应的一种创新应用。
当导体在磁场中运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使它们在导体内部产生一个电场。
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一、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)[]1。
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。
二、光学中的磁光克尔效应当一束单色线偏振光照射在磁光介质薄膜表面时，透射光线的偏振面与入射θ)[]2。
反射光线的光的偏振面相比有一转角，这个转角被称作磁光法拉第转角(F偏振面与入射光线的偏振面相比也有一转角，这个转角被叫做磁光克尔转角θ)，这种效应叫做磁光克尔效应。
(K磁光克尔效应包括三种情况[]3：(1)纵向磁光克尔效应，即磁化强度方向即平行于介质表面又平行于光线的入射面时的磁光克尔效应；(2)极向磁光克尔效应，即磁化强度方向与介质表面垂直时发生的磁光克尔效应；(3)横向磁光克尔效应，即磁化强度方向与介质表面平行与反射面垂直时的磁光克尔效应。
三种磁光克尔效应 23
三种磁光克尔效应 23磁光克尔效应是指在磁场作用下，光在材料中传播时发生的偏振状态变化。
根据磁光克尔效应的性质和机制，可以分为三种类型，线性磁光克尔效应、二次磁光克尔效应和非线性磁光克尔效应。
1. 线性磁光克尔效应（Linear Magneto-Optical Kerr Effect，简称L-MOKE）：线性磁光克尔效应是指当外加磁场改变时，光的偏振状态发生线性变化的现象。
这种效应可以通过光的反射或透射来观察。
在光学材料中，当光通过材料时，磁场的改变会引起光的偏振面旋转角度的变化。
这种效应广泛应用于磁光器件和磁存储技术等领域。
2. 二次磁光克尔效应（Quadratic Magneto-Optical Kerr Effect，简称Q-MOKE）：二次磁光克尔效应是指在非共线磁结构下，光的反射或透射产生的二次谐波信号与外加磁场的平方成正比的现象。
这种效应常常用于磁光光谱学研究中，通过测量二次谐波信号的强度和极化方向，可以获得材料的磁性信息。
3. 非线性磁光克尔效应（Nonlinear Magneto-Optical Kerr Effect，简称N-MOKE）：非线性磁光克尔效应是指在高强度激光场下，光的反射或透射产生的非线性光学效应与外加磁场的关系。
这种效应常常出现在强激光与磁性材料相互作用的过程中，包括光学非线性效应和磁光非线性效应。
非线性磁光克尔效应在光学信息处理和磁光存储等领域具有重要应用价值。
总结起来，磁光克尔效应包括线性磁光克尔效应、二次磁光克尔效应和非线性磁光克尔效应。
这些效应在磁光器件、磁存储技术、磁光光谱学和光学信息处理等领域有着广泛的应用前景。
磁光效应及其应用
磁光效应及其应用作者：缪秀平来源：《科教导刊》2011年第25期摘要本文简介了磁光效应(包括法拉第效应、克尔效应、塞曼效应和磁线振双折射效应等)的基本理论以及各种磁光器件的特性及原理。
关键词磁光效应磁光调制器磁光隔离器磁光感应器中图分类号： O482 文献标识码：AMagneto-optical Effect and Its ApplicationsMIAO Xiuping(Chemical Engineering Department, Zhenjiang College, Zhenjiang, Jiangsu 212003)AbstractWe introduced the basic theories of magneto-optical effects (including Faraday effect, Kerr effect, Zeeman effect and magnetic linear birefringence effect) and the progress in research of various magneto-optical materials and magneto-optical devices are briefly introduced.Key wordsmagneto-optical effect; magnetooptic modulator; magnetooptic isolator; magnetooptic sensor随着光通信技术和光信息处理技术的发展，磁光效应以及各种磁光器件显示了独特的性能和广阔的应用前景，并促使人们对磁光效应的研究和应用逐渐向深度和广度发展。
本文主要阐述了磁光效应的基本理论及其应用。
1 磁光效应一束入射光进入具有固有磁矩的物质内部传输或者在物质界面反射时，光波的传播特性，如偏振面、相位或者散射特性会发生变化，这个物理现象称为磁光效应。
超快磁光克尔效应
超快磁光克尔效应
超快磁光克尔效应（Ultrafast Magneto-Optic Kerr Effect，简称UMOKE）是一种物理现象，涉及磁性材料和光的相互作用。
这种效应主要发生在已磁化的物质表面，当入射的线偏振光在这样的物质表面反射时，其振动面会发生旋转。
这种旋转是由于左旋圆偏振光和右旋圆偏振光在磁性材料中的传播速度不同，以及它们吸收程度的不同，导致相位差和振幅差。
当这些光从材料表面反射后，原本的线偏振光会转变为椭圆偏振光，这种现象被称为磁光克尔效应。
磁光克尔效应的应用非常广泛，特别是在磁畴观察、磁光存储、薄膜磁性原位表征、自旋电子学、太阳磁场测量、原子操纵和冷却、光隔离等方面。
例如，在磁光存储技术中，磁光克尔效应被用来读取磁性材料的磁化状态。
此外，磁光克尔效应还被用于研究超薄磁性膜、磁化动态过程和自旋霍尔效应等领域。
磁光克尔效应及其应用
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【专题研讨】
积极参与科技实践活动 提高大学生毕业设计质量
刘三明 （上海电机学院，上海 200240）
摘要：毕业设计（论文）是学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行科学研究的初步训练，是 掌握科学研究的基本方法，培养创新精神和独立工作能力的重要环节，直接反映了高校教学水平、人才培养质量 和科研水平。本文分析了当前影响本科毕业设计（论文）质量的主要因素，并结合实践，从选题、毕业实习、建立开 题报告、中期检查、毕业设计（论文）答辩等方面，详细阐述了提高本科毕业设计（论文）质量的工作思路和方法，提 出了有针对性的措施。
摘要：磁光效应指的是光与处于磁化状态的物质之间发生相互作用而引起的各种光学现象。这些效应都起自 物质的磁化，反映了物质磁性和光间的联系。本文介绍了磁光克尔效应的基本原理和主要的应用。
关键词：磁光效应；应用；克尔效应
磁光效应指的是光与处于磁化状态的物质之间发 生相互作用而引起的各种光学现象。包括克尔磁光效 应、科顿- 穆顿效应（磁双折射效应）和塞曼效应、法拉 第效应等。物质的磁化都是这些效应起源的重要条件， 这些效应反映了物质磁性与光间的联系。这些都被广 泛用于探索研究与技术相关的磁材料。目前研究和应 用最广泛的磁光效应为法拉第效应和克尔效应。1845 年，英国物理学家法拉第首次发现了线偏振光透过放 置磁场中的物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发 生旋转的现象，后来被称为法拉第效应[1]。受到了法拉 第效应的启示，1876年，克尔发现了线偏振光入射到磁 化媒质表面反射时偏振面发生旋转的现象，即克尔效 应[2]。直到1985年，Moog和Bader两位学者提出用SMOKE 来作为表面磁光克尔效应 （surface magneto- optic Kerr effect）的缩写，以此表示应用磁光克尔效应在表面磁学 上的研究，成功地得到一原子层厚度磁性物质的磁滞 回线，开启了超薄磁性物质与界面磁性材料研究的大 门[3]。近年来，许多有趣的现象都是通过克尔效应实验 发现的。接下来，我们主要介绍磁光克尔效应的原理及 主要应用。
表面磁光克尔效应实验
2. 实验原理－－橫向克尔效应
图4 横向克尔效应 如图4所示，磁化方向在样品膜面内，并且垂直于 入射面。横向克尔效应中反射光的偏振状态没有变化。 这是因为在这种配置下，光电场与磁化强度矢积的方 向永远没有与光传播方向相垂直的分量。横向克尔效 应中，只有在偏振光（偏振方向平行于入射面）入射 条件下，才有一个很小的反射率的变化。
1. 历史背景
3．SMOKE测量到的信息来源于介质上的 光斑照射的区域。由于激光光束的束斑可用聚 焦到1mm以下，这意味着SMOKE可以进行局 域磁性的测量。这一点是其他磁性测量手段诸 如振动样品磁强计和铁磁共振所无法比拟的。
在磁性超薄膜的研究中，样品的制备是一 个周期较长而代价昂贵的过程。有人已经实现 在同一块样品上按生长时间不同而制备出厚度 不等的锲形磁性薄膜。这样从一块样品上就能 够得到磁学性质随薄膜厚度变化的信息，可以 大大提高实验效率。无疑，SMOKE的这种局 域测量的特点使它成为研究这类不均匀样品的 最好工具。
2的光线有一个本底光强。 反射光偏振面旋转方向和
同向时，则光强增大，反向
时，则光强减小，因此，样 品的磁化方向可以通过光强 的变化来区分。
2. 实验原理－－SMOKE的数学推导
在图2的光路中，假设取入射光为 p 偏振（电场矢量 Ep
平行于入射面），当光线从磁化了的样品表面反射时 由于克尔效应，反射光中含有一个很小的垂直于 Ep 的电场分量 Es ，通常 Es << Ep 。在一阶近似下有：
两个偏振棱镜的设置状态 主要是为了区分正、负克尔 旋转角。
若两个偏振方向设置在消 光位置，无论反射光偏振面 是顺时针还是逆时针旋转， 反映在光强的变化上都是强 度增大。
这样，就无法区分偏振面 的正负旋转方向，也就无法 判断样品的磁化方向。
时间分辨磁光克尔效应
时间分辨磁光克尔效应随着科技的不断进步，磁光克尔效应被越来越多地应用于物理、材料学、化学和生物学等领域中。
时间分辨磁光克尔效应技术是近年来新兴的一种手段，本文将从以下步骤详细阐述这种技术的原理和应用场景。
1. 什么是磁光克尔效应磁光克尔效应是指在磁场作用下，光的偏振面会发生旋转的现象。
它是由于介质中的电子在磁场下的运动而形成的，因此磁光克尔效应与介质中的电子结构有关。
2. 磁光克尔效应在时间分辨实验中的应用时间分辨实验是指通过实验手段观察分子或材料的运动过程，并探究其物理化学性质，具有非常重要的意义。
在时间分辨实验中，由于单个实验时间很短，需要对光学性质进行时序测量，而这正是磁光克尔效应的优势所在。
磁光克尔效应可以通过改变磁场，测量光的偏振面旋转角度的大小和方向，从而获得样品的磁性信息。
时间分辨磁光克尔效应则是在此基础上，通过时间分辨手段，可以在不同时间点上获得不同的数据，从而观察样品的动态演化过程。
3. 时间分辨磁光克尔效应技术的研究进展随着时间分辨技术的不断发展，时间分辨磁光克尔效应也得到了广泛的应用。
在材料学领域，通过时间分辨磁光克尔效应技术可以探究材料的磁性行为，如反铁磁材料的快速自旋翻转，反铁磁性、铁磁性和自旋诱导平移运动等。
在物理学领域，这种技术可以用于观察分子和氢键生长过程中的自旋、旋量、拓扑和偏振效应。
此外，在生物医学研究中，时间分辨磁光克尔效应技术可以用于观察传染病毒的复制和包覆过程，而在化学领域，这种技术可以用于观察电子转移过程以及化学反应过程中的各种离子自旋。
4. 总结时间分辨磁光克尔效应技术是一种非常有前景的实验技术，在材料学、物理学、化学和生物医学等领域都有广泛的应用前景。
通过这种技术，我们不仅可以了解样品的静态磁性特性，还可以动态观察样品的演化过程，为研究物质特性提供了更加准确和全面的实验手段。
时间分辨磁光克尔效应
时间分辨磁光克尔效应
时间分辨磁光克尔效应是一种非常重要的物理现象，它在许多领域都有着广泛的应用。
磁光克尔效应是指在磁场中，光的传播速度和方向会发生变化，这种变化可以通过测量光的偏振状态来观察到。
而时间分辨磁光克尔效应则是指在时间尺度上观察这种效应，可以用来研究物质的动态行为。
时间分辨磁光克尔效应的研究需要使用一些特殊的实验技术，例如飞秒激光技术和超快光学技术。
这些技术可以产生非常短的光脉冲，使得我们可以在非常短的时间内观察到物质的动态行为。
通过这些技术，我们可以研究许多重要的物理现象，例如光电效应、自旋电子学和磁性材料的动态行为等。
在磁性材料的研究中，时间分辨磁光克尔效应可以用来研究磁矩的动态行为。
磁矩是指物质中的电子自旋和轨道运动所产生的磁性。
通过观察磁矩的动态行为，我们可以了解磁性材料的性质和行为。
例如，在磁性材料中，磁矩的方向和大小会随着时间的变化而变化。
通过时间分辨磁光克尔效应，我们可以观察到这种变化，并且可以研究磁矩的动态行为。
除了磁性材料的研究，时间分辨磁光克尔效应还可以用来研究其他物理现象。
例如，在光电效应中，电子的运动速度和方向也会受到磁场的影响。
通过时间分辨磁光克尔效应，我们可以观察到电子的运动行为，并且可以研究光电效应的机制。
时间分辨磁光克尔效应是一种非常重要的物理现象，它可以用来研究许多重要的物理现象。
通过这种技术，我们可以观察到物质的动态行为，并且可以研究物质的性质和行为。
随着技术的不断发展，时间分辨磁光克尔效应将会在更多的领域得到应用。
磁光材料的典型效应及其应用_章春香
磁光材料的典型效应及其应用章春香，殷海荣，刘立营（陕西科技大学材料科学与工程学院，陕西西安 710021）摘 要：磁光材料是一类品种繁多、应用广泛的重要的功能材料。
近年来，随着激光、计算机、信息、光纤通信等技术的发展，各种磁光材料——磁光玻璃、磁光薄膜、磁性液体、磁性光子晶体和磁光液晶等发展极为迅速。
本文简介了磁光效应（包括法拉第效应、克尔效应、塞曼效应和磁致双折射效应等）的基本理论以及各种磁光材料和磁光器件的研究新进展。
关键词：磁光效应；法拉第旋转；磁光材料；磁光器件中图分类号：O482.55 文献标识码：A 文章编号：1001-3830(2008)03-0008-04 Typical Effects of Magneto-optical Materials and Their ApplicationsZHANG Chun-xiang, YIN Hai-rong, LIU Li-yingSchool of Materials Science and Engineering, Shanxi University ofScience and Technology, Xi’an 710021, ChinaAbstract：Magneto-optical materials are important functional materials which have great varieties and extensive applications. In recent years, with the development of laser, computer, information, and optical fiber communication, various magneto-optical materials, including magneto-optical glass, film, magnetic liquid, photonics crystal and liquid crystal materials have been developing speedly. The basic theories of magneto-optical effects (including Faraday effect, Kerr effect, Zeeman effect and magneto-birefringent effect) and the progress in research of various magneto-optical materials and magneto-optical devices are briefly introduced.Key words：magneto-optical effect; Faraday rotation; magneto-optical materials; magneto-optical devices1 引言1845年，英国物理学家Faraday首次发现了磁致旋光效应。
磁光克尔 实验报告
磁光克尔实验报告引言磁光效应是指光波在磁场中传播时发生的旋光现象。
克尔效应是磁光效应的一种特殊现象，指的是在磁场中垂直于磁场方向的光波传播时，会发生旋光现象。
磁光克尔实验是用来研究磁光效应的一种常用实验方法，本实验旨在通过观察和测量克尔角来研究磁光克尔效应，并验证克尔关系式。
实验装置与原理实验装置主要由磁铁、起偏器、检偏器、光源、光阑、样品、读数器等组成。
光源经过起偏器后，成为偏振光，通过光阑后遇到样品，样品中的光将发生旋光，然后再通过检偏器，最后进入读数器进行测量。
克尔角是克尔效应的一个重要参数，定义为磁场方向与光轴方向（矩形截面晶体的主平面内）法线的夹角。
克尔角的大小直接与样品的性质及磁场的强弱有关。
实验步骤1. 将实验装置按照要求搭建好，调整起偏器和检偏器的角度，使其相互垂直。
2. 使用光源照射样品，调整磁铁的电流大小，观察检偏器的显示值，并记录下来。
3. 改变磁场的方向，逐渐增加电流大小，记录下检偏器的显示值。
4. 根据记录的数据绘制出克尔角随磁场强度的变化曲线。
数据处理与分析根据实验记录的数据，我们可以得到克尔角随磁场强度的变化曲线。
根据克尔关系式可以得到：K = V / (L * B)其中，K为克尔角，V为检偏器的显示值，L为样品的长度，B为磁场的强度。
通过绘制曲线，我们可以观察到克尔角随磁场强度的变化趋势。
一般来说，随着磁场强度的增加，克尔角会呈现出先增大后减小的趋势。
这是因为在磁场较弱时，磁光效应相对较小，克尔角较小；随着磁场强度的增加，磁光效应逐渐强化，克尔角也逐渐增大；当磁场达到一定强度后，由于样品本身的特性限制，克尔角开始减小。
结论通过本次实验，我们成功研究了磁光克尔效应，并验证了克尔关系式。
我们观察到克尔角随磁场强度的变化曲线，并根据该曲线得出了克尔角随磁场强度变化的一般规律。
此外，我们还了解到了磁光克尔效应在光学、材料学等领域的重要应用。
总的来说，本实验对我们深入理解磁光效应以及克尔效应的产生机制起到了重要的作用，为进一步研究相关领域的理论和应用提供了实验基础。
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的。拿某个写入信息后的介质（磁光介质）来说，介质
3.用于观察铁磁材料中的磁畴。磁光克尔效应的另
（磁光介质）中的磁畴的磁化方向有正反两种类型。一 外一个重要应用就是观察铁磁材料中难以捉摸的磁
束激光照射在介质（磁光介质）表面的某一位置时，假 畴。由于不同磁畴区的磁化强度的取向不同，使入射偏
如该处对应的磁畴为反向磁化，则反射光的克尔转角 振光产生方向、大小不同的偏振面旋转，再经过检偏器
生毕业设计质量的主要因素
计是一个综合性很强的教学环节，基本的经费和教学
具体原因包括以下几个方面。
设备是必要的；但由于近几年的高效扩招，造成高校办
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质有良好的垂直于膜面的各向异性，当具备一定条件
目前，应用元件尺寸快速向轻薄短小发展，元件中
关键词：毕业设计；质量；因素；措施
近几年来，随着各高校招生规模的扩大和高等教
1.应处理好考研、就业与毕业设计的关系。我们知
育大众化的到来，生源质量有所下降、师资队伍、管理 道，最后一学期学生面临巨大的就业压力，各种面试、
水平等教学条件不足，师生比例逐步加大，在某种程度 招聘、实习活动很多，影响了学生的毕业设计，特别是
磁光效应指的是光与处于磁化状态的物质之间发 生相互作用而引起的各种光学现象。包括克尔磁光效 应、科顿- 穆顿效应（磁双折射效应）和塞曼效应、法拉 第效应等。物质的磁化都是这些效应起源的重要条件， 这些效应反映了物质磁性与光间的联系。这些都被广 泛用于探索研究与技术相关的磁材料。目前研究和应 用最广泛的磁光效应为法拉第效应和克尔效应。1845 年，英国物理学家法拉第首次发现了线偏振光透过放 置磁场中的物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发 生旋转的现象，后来被称为法拉第效应[1]。受到了法拉 第效应的启示，1876年，克尔发现了线偏振光入射到磁 化媒质表面反射时偏振面发生旋转的现象，即克尔效 应[2]。直到1985年，Moog和Bader两位学者提出用SMOKE 来作为表面磁光克尔效应 （surface magneto- optic Kerr effect）的缩写，以此表示应用磁光克尔效应在表面磁学 上的研究，成功地得到一原子层厚度磁性物质的磁滞 回线，开启了超薄磁性物质与界面磁性材料研究的大 门[3]。近年来，许多有趣的现象都是通过克尔效应实验 发现的。接下来，我们主要介绍磁光克尔效应的原理及 主要应用。
上严重影响到毕业设计的质量。因此，如何提高毕业设 一些工科专业的学生，由于找到工作就去公司实习，不
计质量，培养现代社会急需的科技人才是我们高校面 能到实验室做相关实验，又没有老师辅导，学生平时不
临的新课题。
能抓紧，影响毕业设计质量。
一、高校扩招、办学经费紧张、师资不足是影响学
2.办学经费不足、各种教学资源紧张。由于毕业设
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是反向磁化还是正向磁化，即读出了“0”和“1”。
量。
2.研究材料表面的磁学特性及其用途。表面磁性和
4.在自旋电子学中的应用。磁光克尔效应对固体的
由数个原子层所构成的超薄膜当敏感，因此，磁光克尔效
目前凝聚态物理领域中的一个非常重要的热点研究课 应是一种独特的研究磁性材料中电子行为的实验方
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【专题研讨】
积极参与科技实践活动 提高大学生毕业设计质量
刘三明 （上海电机学院，上海 200240）
摘要：毕业设计（论文）是学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行科学研究的初步训练，是 掌握科学研究的基本方法，培养创新精神和独立工作能力的重要环节，直接反映了高校教学水平、人才培养质量 和科研水平。本文分析了当前影响本科毕业设计（论文）质量的主要因素，并结合实践，从选题、毕业实习、建立开 题报告、中期检查、毕业设计（论文）答辩等方面，详细阐述了提高本科毕业设计（论文）质量的工作思路和方法，提 出了有针对性的措施。
题。表面磁光克尔效应（SMOKE）更成为表面科学中磁 法。
性测量的主要工具，业已被大量、广泛地应用在磁有
三、结束语
序、磁各向异性以及层间耦合等问题的研究方面。
近年来，随着磁性元件应用日益广泛，基于磁性薄
SMOKE通过测量样品的克尔转角和克尔椭偏率随磁场 膜新颖的物理特性和高技术的应用，对于磁性薄膜的
二、磁光克尔效应的应用 1.在现代数据存储技术中的应用。目前无论是在工 业上科技、资讯的高度发展对储存元件记录密度的需 求越来越高，满足此种要求的办法是利用克尔效应研 发制造磁光记录光碟和硬盘。通过一束激光聚焦在特 定的磁光记录介质薄膜上就能够实现磁光记录。写入 信息时，记录介质位于特定的外加磁场中，因为磁光介
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。
克尔效应产生的原因如下：当磁性物质在外加磁 场作用下磁化或铁磁性物质自发磁化，就让物质本身 的折射率造成磁双折射 （magnetic birefringence） 的现 象，即其右旋折射率和左旋折射率不相同。一束线偏振 光可以分解成两个振幅相同的左旋光与右旋光，而左
图2 极向、纵向和横向克尔效应示意图
为- θk；反之该处对应的磁畴为正向磁化，则反射光的克 尔旋转角为θk。如果在通过介质（磁光介质）表面反射的 反射光路上放一探测器，就能够容易地检测出反射处
后就出现了与磁畴相应的明暗不同的区域。利用现代 技术，不但可进行静态观察，还可进行动态研究。这些 都导致一些重要发现和关于磁畴、磁学参数的有效测
【专题研讨】
磁光克尔效应及其应用
靳惠莹，李 华 （哈尔滨师范大学 物理与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 130000）
摘要：磁光效应指的是光与处于磁化状态的物质之间发生相互作用而引起的各种光学现象。这些效应都起自 物质的磁化，反映了物质磁性和光间的联系。本文介绍了磁光克尔效应的基本原理和主要的应用。
关键词：磁光效应；应用；克尔效应
时，这种介质中的磁畴的磁化方向就能与外加磁场方 界面特性与高品质界面的制作是非常重要的，通过磁
向相反或一致。由此，利用这种介质局部磁化方向的 光克尔效应对磁性超薄膜的研究不但带动相关科学知
正、反即可代表“0”和“1”两类信息。
识的突破，对于微小元器件的设计开发提供重要参考
磁光记录信息的读取就是利用磁光克尔效应实现 资料，更能有效地提升电子工业尺寸纳米化的进程。
的变化关系，最终给出样品的磁滞回线。从磁滞回线上 研究有越来越多的趋势。由于磁光克尔效应可以简单
可以定性和定量的分析矫顽力、剩余磁化强度、最大磁 地分析磁性薄膜材料的磁特性，因此也受到了广泛的
化率、磁滞损耗等。和其他的磁性测量手段相比较， 关注。期盼通过本文的介绍，能使读者对于磁光克尔效
SMOKE 具 有 测 量 灵 敏 度 极 高 （国 际 上 现 在 通 用 的 应的基本原理和主要应用有基本的了解。
一、磁光克尔效应的原理
表1 常见磁性物质在室温下的磁光克尔转角
旋光与右旋光在磁性材料中有不同的吸收和反射系 数，不同的传播速度使得两种光产生相位差，同时也能 造成振幅上的不同。这样，两个振幅不同、且具有相位 差的左旋光与右旋光在反射后就会叠加成一束椭圆偏 振光。
一般情况下，克尔磁光效应分极向克尔磁光效应、 纵向克尔磁光效应与横向克尔磁光效应 （按磁化强度 同入射面的相对取向不同划分），如图2所示。极向克尔 磁光效应是指磁化强度矢量M与介质界面垂直时的科 尔效应。这是三种克尔效应中，克尔转角最大、最明显 的。纵向克尔磁光效应指的是磁化强度矢量M既平行于 光的入射面，也平行于介质表面时的科尔效应。横向克 尔磁光效应是指磁化方向平行于材料表面但垂直于反 射平面的克尔效应。横向克尔磁光效应中事实上仅仅 是反射率有微小的变化，没有偏振面的旋转。其最大的 优点在于：即使入射光是非极化光源经由磁性介质反 射后，其反射光的振幅也是磁光强度矢量的线性函数。
SMOKE测量装置它的探测灵敏度可达亚单原子层的磁 参考文献：
性，即相当于能够测量到小于千分之一度的克尔旋转 角）、非接触式测量、局域磁性测量以及易于和其它设 备（尤其是真空系统）兼容等优点。
[1]M.Faraday，Trans. R oy. Sco.（London）5，592 {1846}. [2]J. Kerr，Philos. Mag. 3，339 {1877} [3]E.R . Moog and S.D. Bader，Superlattices Microstruct. 1，543 {1985}.