表面磁光克尔效应 2
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。
磁光克尔效应 定义
磁光克尔效应定义磁光克尔效应是指在磁场作用下，光在介质中传播时，光的偏振方向会发生旋转的现象。
这一效应的发现和研究对于光学和磁学领域的发展具有重要的意义，并在实际应用中也有着广泛的应用。
磁光克尔效应最早是由法国物理学家克尔（Verdet）在19世纪发现和研究的。
当光线通过透明的磁性介质时，如玻璃、液体或气体等，若外加磁场沿着光的传播方向，就会引起光的偏振面旋转一个角度，这个角度与磁场的强度和介质的性质有关。
这种现象被称为磁光克尔效应。
磁光克尔效应的产生机制是基于光的电磁性质和磁性介质的相互作用。
当光通过磁性介质时，光的电场和磁场与介质中的电子和磁矩相互作用，从而导致光的偏振面的旋转。
这种旋转是由于光的电场和磁场引起介质中的电子和磁矩的运动，从而改变了光的传播方向。
磁光克尔效应的大小与磁场的强度和介质的性质有关。
一般来说，当磁场越强，克尔常数越大，光的偏振面的旋转角度也就越大。
而不同的介质对于磁光克尔效应的响应也是不同的，克尔常数可以用来描述介质的磁光性质。
光的波长也会对磁光克尔效应产生影响，不同波长的光在介质中所受到的磁光克尔效应也是不同的。
磁光克尔效应在实际应用中有着广泛的应用。
其中最常见的应用就是磁光器件，如光偏转器、光调制器和光开关等。
利用磁光克尔效应可以实现对光的调控和控制，使得光的传输和处理更加灵活和高效。
此外，磁光克尔效应还可以应用于磁光存储技术、光纤通信和激光器等领域。
磁光克尔效应是光学和磁学领域中一种重要的现象和效应。
它的发现和研究不仅对于科学研究具有重要的意义，而且在实际应用中也有着广泛的应用前景。
磁光克尔效应的研究和应用将有助于推动光学和磁学领域的发展，为我们的生活和科技进步带来更多的可能性。
磁光效应实验报告
轴不够重合，检偏棱镜，透镜聚焦位置不好，抑或是测量时噪音过大，影像数据的读取。
四、
参考文献
[1]. Qiu Z Q , Bader S D. Surface magneto-optic Kerreffect [J ] . Journal of Magnetism and Magnetic Materials , 1999 ,200 :664～678. [2]. 赵凯华. 新概念物理教程·光学[M] . 北京:高等教育出版社,2004. [3]. 刘公强，乐志强，沈德芳。磁光学。 上海科学技术出版社，2002. [4]. 廖延彪. 偏振光学[M] . 北京:科学出版社,2005. [5]. 吴思诚 王祖铨. 近代物理实验 高等教育出版社，2005. [6]. M. Faraday, Trans. Roy. Soc. (London) 5 (1846) 592. [7]. J. Kerr, Philos. Mag. 3 (1877) 339. [8]. J. Kerr, Philos. Mag. 5 (1878) 161. [9]. E.R. Moog, S.D. Bader, Superlattices Microstruct. 1 (1985) [10]. 543. [11]. S.D. Bader, E.R. Moog, P. GruK nberg, J. Magn. Magn. [12]. Mater. 53 (1986) L295. [13]. S.D. Bader, J. Magn. Magn. Mater. 100 (1991) 440. [14]. J.C. Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, [15]. Vol. II, chap. XXI, Clarendon Press, Oxford, 1873, pp.399-417. [16]. Z.Q. Qiu, S.D. Bader / Journal of Magnetism and Magnetic Materials 200 (1999) 664}678 677
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。
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
磁光克尔效应实验研究
磁光克尔效应实验研究一、引言磁光效应是一种物理现象，其中光的传播受到磁场的影响。
克尔效应是指极化光线遭遇磁场后会发生克尔旋转。
磁光克尔效应实验是研究这一现象的重要途径。
本文将探讨磁光克尔效应的基本原理和实验方法。
二、磁光效应的基本原理磁光效应的基本原理是当光线通过介质时，介质中的原子或分子会对光线产生各种影响。
在外加磁场的情况下，这种影响会发生变化，导致光线的特性发生改变。
克尔效应是其中的一种，即光线的振动方向会随磁场的变化而发生旋转。
三、磁光克尔效应实验方法磁光克尔效应实验是通过实验装置和光学器件进行的。
实验过程中，首先需要准备好光源、磁场发生器和探测器等设备。
然后将这些设备连接在一起，调节磁场强度和光线入射角度，观察光线经过磁场后的旋转情况。
四、磁光克尔效应实验研究磁光克尔效应实验的研究旨在探讨克尔旋转角度与磁场强度、介质性质等因素之间的关系。
通过实验数据的分析和处理，可以得出光线旋转角度随磁场变化的规律，并研究不同介质对磁光效应的影响。
五、实验结果与讨论根据实验数据，可以得出光线旋转角度与磁场强度呈线性关系的结论。
同时，不同介质对光线旋转的影响也存在差异，这可能与介质的磁性和光学性质有关。
通过实验结果的分析，可以深入探讨磁光效应的机制和应用。
六、结论磁光克尔效应实验为研究磁光效应提供了重要的实验依据。
通过实验可以探讨克尔旋转现象的机制和规律，深化对光学现象的理解。
磁光效应在光电信息领域具有重要的应用潜力，未来的研究将进一步拓展其在光学器件和通信技术中的应用。
以上是对磁光克尔效应实验研究的一些探讨，希望可以为相关领域的研究提供一定的参考价值。
参考文献： 1. X. Zhang, Y. Wang. (2020) Magnetic field modified magneto-optical effects and ultrafast magnetization manipulation in plasmonicnanostructures. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 500:166249. 2. Y. Liu, Z. Chen. (2019) Magnetic field-induced polarization conversion and optical isolation based on magnetoplasmonics. Nanoscale, 11:19026-19033.。
利用表面磁光克尔效应监测Ni薄膜生长的物相转变
薄 膜 ４片 ， 各样 品 的冷却 时 间为 ５ｍｉ．其 中样 品 ｎ
１ ２和 ３是 常温 下 溅 射 生成 ， 品 ４在 相 同 的技 ， 样 术 下 溅 射 生 成 后 增 加 了 退 火 处 理 ， 火 温 度 为 退 ４ ０℃ ， ０ 退火 时 间为 ２ ｎ 冷 却 时 间为 ６ ｎ ０ｍｉ ， ０ｍｉ． 氩 气流量 和溅 射 时间见 表 １ ．
第 ３ ２卷 第 ８ 期
２１ ０ ２年 ８月
物 理
实 验
Ｖｏ１ ２ ＮＯ． ．３ Байду номын сангаас Ａ ｕｇ ２ ２ ．， ０１
ＰＨ ＹＳ ＣＳ ＥＸＰＥＲＩ ＥＮＴＡＴ１ Ｉ Ｍ ０Ｎ
利 用 表 面 磁 光 克 尔 效 应 监 测 Ｎｉ 薄膜 生 长 的 物 相 转 变
石 绍华 ， 阳 雨 ， 欧 李道 勇 曹伟 然。 ，
如 果把 介质 的介 电张量 分解 为对 称 和反对 称
部 分 ， 为反 对称 部 分 决 定 了介 质 对 入 射 光 偏 振 认 面 偏转方 向和椭偏 率 的影 响 ， 反对 称部 分 表示 为
厂 １ ｉ Ｑ． 一 ｉ ］ Ｑ，
对 溅射 室抽 气 ， 压强 降为 １ Ｐ Ｏ ａ时通 入 纯 氩气 ， 控 制 氩气 流量 为 １ ／ 对 溅 射 室 冲洗 ３ｍｉ． ０ｍＬ ｓ ｎ
２ Ｏ １ Ｏ
２ ２
２ 实 验
２ Ｉ 镍薄 膜 的制备 ． 镀 膜采 用 沈 阳科 友真 空仪 器研究 所 制造 的磁 控 溅射 仪 ， 材 为 ９ ． ９ 镍 ， 底 为 Ｓ０。 晶 靶 ９ ９ 基 ｉ 单
片．首先 利用机 械泵 和 涡轮分 子 泵二 级 抽气 系 统
２ ２ 磁 性 检 测 ．
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。
表面磁光克尔效应
表面磁光克尔效应（物教101林晗）摘要克尔磁光效应：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。
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。
利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响。
研究铁磁（FM)/反铁磁（AFM)双层膜的交换偏置（Exange bias）现象。
关键词：偏振光；振动面；磁畴目录摘要 (1)序论 (3)1表面磁光克尔效应原理 (3)1．1 表面磁光克尔效应 (4)1.2 交换偏置 (4)2三种克尔效应分析 (4)2.1极向克尔效应 (5)2．2纵向克尔效应 (5)2.3横向克尔效应 (5)3实验光路图 (5)3.1光路图的连接 (5)3.2光路图的特点 (6)4克尔信号分析 (7)4.1磁滞回线原理 (7)4.2磁化原理 (8)5表面克尔磁光效应的实际应用 (8)5.1磁性材料的开发 (9)5.2提高器件的速率． (9)结语 (9)参考文献 (9)附件一 (10)序论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]。
表面磁光科尔效应
表面磁光克尔效应(SMOKE)一、磁光效应简介1845年，Michael Faraday首先发现了磁光效应，即当外加磁场在玻璃样品上时，透射光的偏极面发生旋转的效应（法拉第效应）；随后他在外加磁场之金属表面上做光反射的实验，但由于他所谓的表面并不够平整，因而实验结果不能使人信服。
1877年John Kerr在观察偏振光从拋光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光科尔效应(magneto-optic Kerr effect)。
1985年Moog和Bader 两位学者研究了生长在Au单晶(100)面上的Fe单晶超薄膜的磁光克尔效应测量实验，成功地得到一个原子层厚度磁性物质的磁滞曲线，并且提出了以SMOKE 来作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示磁光克尔效应在表面磁学上的研究。
这是SMOKE首次被用于研究在Au（0 0 1）表面外延生长的Fe超薄膜的磁学性质。
由于SMOKE所表现出的亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高真空系统结合的特点，使它在近些年已经发展成为一种重要的和常规的研究薄膜磁学性质的技术。
它被广泛应用于研究表面超薄膜的磁有序、磁性相变、磁各向异性，以及层间耦合等多种磁学现象。
同时SMOKE在商业上还被应用于商用高密度的磁光存储技术。
SMOKE的优点：和别的磁性测量手段相比，SMOKE具有四个优点：1) SMOKE的灵敏度极高。
国际上现在通用的SMOKE测量装置其探测灵敏度可以达到亚原子层的磁性，这一点使得SMOKE在磁性超薄膜的研究中有着重要地位。
2) SMOKE测量是一种无损伤测量。
探测用的“探针”是可见光束，因此不会对样品造成任何破坏，对于需要做多种测量的实验样品来说，这一点非常有利。
3) SMOKE 可以测量局域磁性。
由于SMOKE测量到的信息来源于被测介质上的光斑照射点，这意味着SMOKE可以对样品上最小的光斑尺寸范围作局域磁性测量。
磁光Kerr效应
当一束单色线偏振光照射在磁光介质薄膜表面时，部分光线将发生透射，透射光线的偏振面与入射光的偏振面相比有一转角，这个转角被叫做磁光法拉第转角(θF)．而反射光线的偏振面与入射光的偏振面相比也有一转角，这个转角被叫做磁光克尔转角(θk)，这种效应叫做磁光克尔效应．磁光克尔效应包括三种情况：(1)纵向克尔效应，即磁化强度既平行于介质表面又平行于光线的入射面时的克尔效应；(2)极向克尔效应，即磁化强度与介质表面垂直时发生的克尔效应；(3)横向克尔效应，即磁化强度与介质表面平行时发生的克尔效应写入了信息的磁光介质，利用磁光克尔效应来读出所写的信息．具体方法是：将一束单色偏振光聚焦后照射在介质表面上的某点，通过检测该点处磁畴的磁化方向来辨别信息的“0”或“1”。
例如，被照射的点为正向磁化，+θk，，相反被照射的点为反向磁化，-θk。
因此，如果偏振分析器的轴向恰好调整为与垂直于记录介质的平面成θk夹角，那么在介质上反向磁化点的反射光线将不能通过偏振分析器，而在介质的正向磁化处，反射光则可以通过偏振分析器。
这表明反射光的偏振面旋转了2θk的角度．这样，如果我们在经过磁光介质表面反射的光线后方，在通过偏振分析器后的光路上安放一光电检测装置(例如光电倍增管)，就可以很方便地辨认出反射点是正向磁化还是反向磁化，也就是完成了“0”和“1”的辨认．如果把磁光介质附着在可旋转的圆盘表面，磁光盘．旋转时，如果同时有单色偏振光聚焦在磁光盘表面，就可实现光线的逐点扫描，即信息被连续读出。
Θk影响因素1、温度，通常、温度的升高θk将减小；2、θk与成分的配比有很大的关系3、与入射光的波长有密切的关系。
测得θk与波长的关系曲线-磁光谱。
一定波长对应峰值。
第四，与制备的工艺有直接关系，如退火的程序、时间、环境倾向采用波长更短的光(如蓝色激光)作为光源来进行磁光信息存储，其光子具有更高能量。
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。
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。
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。
表面磁光克尔效应实验Ver2.0
2 2
（4） 整理得到：
I E p ( 2 2 k )
2
（5） 无外加磁场时：
I0 E p 2
2
（6） 所以有：
I I 0 (1 2 k / )
（7） 于是在饱和状态下的克尔旋转角 k 为：
k
I ( M S ) I ( M S )
样品
k
起偏器
检偏器
图1
表面磁光克尔效应原理
根据磁场相对于入射面的相对方位不同，磁光克尔效应可以分为极向克尔 效应、纵向克尔效应和横向克尔效应三种类型。如图 2 所示，当磁化方向垂至于 样品表面时，此时的克尔效应称作极向克尔效应。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，在零度入射角(垂直入射)时，克尔信号的强度 最大。如图 3 所示，当磁化方向在样品膜面内，并且平行于入射面时，此时的克 尔效应称作纵向克尔效应。纵向克尔信号的强度一般随光的入射角的减小而减 小，在零度入射角时，克尔信号的强度为零。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。 因此纵向克 尔效应的探测远比极向克尔效应困难。但对于很多薄膜样品，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，故 纵向克尔效应对于薄膜样品的磁性研究来说十分重要。如图 4 所示，当磁化方向 在样品膜面内，并且垂至于入射面时，此时的克尔效应称作横向克尔效应。横向 克尔效应中，反射光的偏振状态不发生变化，仅在 p 偏振光(偏振方向平行于入 射面)入射时，反射率有很小的变化。
4 I0
I
4 I0
（8）
I ( M S ) 和 I ( M S ) 分别是正负饱和状态下的光强。从式（8）可以看出，光强
表面磁光效应
五．数据处理与分析
纵向克尔效应图样
实验数据分析：如上图所示，磁化强度达到饱和的样品，在正向磁场的作用下，随着磁场强度的缓慢增大，引起反射光偏振面的旋转和椭偏率的变化，光强逐渐变大，当样品磁化度达到饱和，光强不再随所加磁场变化；反向加磁场，光强逐渐减少，直到样品完全消磁，光强不再随所加磁场变化。
六．实验总结：通过实验过程和数据处理，了解了表面磁光克尔效应的原理和实验方法，在实验中定性采集样品的克尔信号和磁滞回线，进一步分析薄膜材料的特性，初步了解了表面磁光克尔效应谱在膜材料中的测量和应用。
在实验过程中，调节实验仪器这一步骤要特别有耐心，特别是消光，其中任何一个光学仪器偏一点点，就会使整个光路跑偏，从而探测不到信号，从而影响测量的结果，因此在对准光源的时候要特别小心。
七．思考题
1.如何正确判断正负克尔效应？正负克尔效应产生与什么因素有关？
答：当两个偏振方向之间有一个很小的角度时，通过偏振楞镜2的光线有一个本底光强。
反射光偏振面旋转方向同相时光强增大，反方向是光强减少，这样样品的磁化方向可以通过光强的变化来区分。
正负克尔效应的产生与偏振光的偏振方向有关。
2.试验中用到的材料是哪种磁性材料？
答：试验中所使用的材料是矩磁材料。
克尔效应——精选推荐
表面磁光克尔效应实验1877年John Kerr在观测偏振光通过抛光过的电磁铁磁极反射时,发现了偏振面旋转的现象,此现象称磁光克尔效应.1985年Moog和Bader进行铁磁超薄膜的磁光克尔效应测量,首次成功地测得了1个原子层磁性薄膜的磁滞回线,并提议将该技术称为SMOKE ( surface magneto 2optic Kerr effect)从此这种探测薄膜磁性的先进技术开始在科研中得到大量的应用.材料表面磁性以及由数个原子层所构成的超薄膜和多层不同材料膜磁性,是当今凝聚态物理领域中的较为重要的研究热点. SMOKE的磁性解析灵敏度达到1个原子层厚度,并可配置于超高真空系统中进行超薄膜磁性的原位测量,从而成为表面磁学的重要研究方法,已被广泛应用于纳米磁性材料、磁光器件、巨磁阻、磁传感器元件等磁参量测量. 现这一重要的前沿性技术已成为高校近代物理实验中的重要研究性实验.实验原理当线偏振光入射到不透明样品表面时,如果样品是各向异性的,反射光将变成椭圆偏振光且偏振方向会发生偏转.而如果此时样品为铁磁状态,还会导致反射光偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过一小角度,这个小角度称为克尔旋转角θK ,即椭圆长轴和参考轴间的夹角, 如图1所示. 同时,一般而言, 由于样品对p偏振光和s偏振光的吸收率不同, 图1 表面磁光克尔效应原理图即使样品处于非磁状态,反射光的椭偏率也要发生变化,而铁磁性会导致椭偏率有一附加的变化,这个变化称为克尔椭偏率εK ,即椭圆长短轴之比.按照磁场相对入射面的配置状态不同, 表面磁光克尔效应可以分为3种:a. 极向克尔效应,其磁化方向垂直于样品表面并且平行于入射面;b. 纵向克尔效应, 其磁化方向在样品膜面内,并且平行于入射面;c. 横向克尔效应,其磁化方向在样品膜面内,并且垂直于入射面.对于磁性薄膜,通常纵向克尔效应较明显.待测物的极向、纵向、横向克尔旋转角的强弱由其磁易向轴的方向决定.以下以极向克尔效应为例详细讨论SMO KE系统,原则上完全适用于纵向克尔效应和横向克尔效应. 激光器发射的激光束通过起偏棱镜后变为线偏振光,然后从样品表面反射,经过检偏棱镜进入探测器. 检偏棱镜的偏振方向要与起偏棱镜设置成偏离消光位置很 ( 如图2 所示) ,这主要是为了区分正负克尔旋转角. 若检偏棱镜方向设置小的角度在消光位置,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. 当2个偏振方向之间有小角度δ时,通过检偏棱镜的光线有本底光强0I .反射光偏振面旋转方向和δ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.图2 偏振器件配置方位样品放置在磁场中, 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. 通过检偏棱镜的光强也发生变化. 在一阶近似下光强的变化和被测材料磁感应强度呈线性关系, 探测器探测到光强的变化就可以推测出样品的磁化状态和磁性参量.在图1 的光路中,假设取入射光为P 偏振光,其电场矢量P E 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很小的垂直于P E 的电场分量S E ,如图2 所示,通常P S E E <<. 在一阶近似下有:K K PS i E E εθ+= （1） 通过检偏棱镜的光强为:2|cos sin |δδS P E E I += （2） 将(1) 式代入(2) 式得到:22|cos )(sin |||δεθδK K P i E I ++= （3）通常δ较小，可取,1cos ,sin ≈≈δδδ得到：22|)(||K K P i E I εθδ++= （4）一般情况下,δ虽然很小,但K θδ<<,而K θ和K ε在同一数量级上,略去二阶项后,考虑到探测器测到的是(4) 式实数部分, (4) 式变为:)2(||22K P E I δθδ+= （5） 无外加磁场下：220||δP E I = （6）所以有：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=δθKI I 210 （7） 由(7) 式得在样品达磁饱和状态下K θ为:002I I I K -=δθ （8） 实际测量时最好测量磁滞回线中正向饱和时的克尔旋转角+K θ和反向饱和时的克尔旋转角-K θ ,则004)()(4)(01I I I B I B I S S K K K ∆=--+=-=-+δδθθθ （9） (9) 式中, )(S B I +和)(S B I -分别是正负磁饱和状态下的光强. 从式（9）可以看出, 光强的变化ΔI 只与K θ有关,而与K ε无关. 说明在图1 光路中探测到的克尔信号只是克尔旋转角.当要测量克尔椭偏率εK 时,在检偏器前另加1/ 4 波片,它可以产生π/ 2 的相位差,此时检偏器看到的是K K K K i i i εεεθ+-=+)(，而不是K K i εθ+，因此测量到的信号为克尔椭偏率.经过推导可得在磁饱和情况下K ε为004)()(4)(21I I I B I B I S S K K K ∆-=+--=-=+-δδεεε （10）式中+K ε表示正向饱和磁场时测得的椭偏率, -K ε表示负向饱和磁场时测得的椭偏率.【实验装置】自制的表面磁光克尔效应实验系统(图3) 由以下几部分组成:1) 光学减震平台.2) 光路系统,包括输入光路与接收光路. 其起偏和检偏棱镜使用格兰2汤普逊棱镜,光电检测装置由孔状可调光阑、干涉滤色片和硅光电池组成.3) 励磁电源主机和可程控电磁铁. 励磁电源主机可选择磁场自动和手动扫描.4) 前置放大器和直流电源组合装置.a. 将光电检测装置接收到的克尔信号做前置放大,并送入信号检测主机中.b. 将霍尔传感器探测到的磁场强度信号做前置放大并送入检测装置.图3 SMOKE 系统简图c. 为激光器提供精密稳压电源.5) 信号检测主机. 将前置放大器传来的克尔信号及磁场强度信号做二级放大,分别经A/ D 转换后送计算机处理,同时数字电压表显示克尔信号及磁场强度信号. D/ A 提供周期为20 s ,40 s ,80 s 准三角波,作为励磁电流自动扫描信号.6) 控制系统与计算机. 由Visual C ++编写的控制程序通过计算机实现自动控制和测量.根据设置的参量,计算机经D/A 卡控制磁场电源和继电器进行磁场扫描.从样品表面反射的光信号以及霍尔传感器探测到的磁场强度信号分别由A/D 卡采集经运算后作图显示,在屏幕上直接呈现磁滞回线的扫描过程.实验可选用铁磁性金属材料如Fe ,Co,Ni 及坡莫合金等薄膜样品.4 实验内容及实验方法要描绘磁滞回线,需要采集2 组数据. 一组是反映加在样品上磁场强度H 的大小,另一组数据为样品在不同磁场下的磁感应强度B. 本仪器用霍尔传感器探测电磁铁两磁极之间的磁感应强度,以反射光强I 的变化来代表克尔旋转角或克尔椭偏率的变化. 对一般的铁磁性材料,克尔旋转角K θ和椭偏率K ε又正比于材料被磁化时的磁感应强度B ,所以可以通过测量光强的变化,得到磁感应强度B 的相对值. 虽然实验测得的是I ——H 关系曲线,但曲线形状与B ——H 曲线是一致的, 只须用已知B ——H 曲线样品对坐标轴标定,就可以准确得到B ——H 曲线.实验内容如下:1) 磁场强度的校准. 测得的磁场强度必须是样品待测点的磁场强度值,但霍尔传感器的探头并不可能准确放在该位置,因而必须进行校准.校准的方法是将样品移开,把CT5A 特斯拉计的探头放在样品待测点,并与本仪器霍尔传感器在各种励磁电流时读数值进行对比,从而校准磁场强度H 值.2) 格兰——汤普逊棱镜上螺旋测微装置的定标. 起偏棱镜和检偏棱镜同为格兰——汤普逊棱镜,机械调节结构由角度粗调和螺旋测角组成,将测微头的线位移转变为棱镜转动的角位移. 测微头分度值为0.01mm ,转盘分度值为1°,具体测量的精度须通过测微头线位移的角位移定标才能得到.3) 确定格兰2汤普逊棱镜的垂直轴方向和1/4波片的轴向方向. 实验时,要通过调节起偏棱镜使入射光为p 光,即偏振面平行于入射面,而进行椭偏率测量时还要使1/4波片轴向和起偏棱镜方向一致. 所以实验前要通过观察消光现象来确定格兰——汤普逊棱镜垂直轴方向和1/4波片上的轴向方向.4) 光路的调整与系统稳定性的测量.首先按光学实验的常规要求调整好光路,然后将硅基铝膜(玻璃反射镜)样品置于样品台上,观察其SMOKE 曲线是否为直线,以此来判断光路、磁路是否稳定.5) 电磁铁退磁. 若电磁铁存在剩磁,应退磁后再做实验.6) 坡莫合金薄膜的纵向克尔旋转角测定.入射光为p 光,而检偏器首先调整成消光位置,记录此时螺旋测微装置的螺旋刻度读数,然后设置检偏棱镜稍微偏离消光位置,再次记录螺旋刻度读数.根据2 次读数差及格兰——汤普逊棱镜上螺旋测微装置的定标求出δ.在通讯正常的情况下,开始克尔信号的采集.观测坡莫合金薄膜磁滞回线的形成过程,并通过控制软件的“寻找峰值”功能找到两峰值，,即找到了)(S B I +和)(S B I -，则由 2)()(0S S B I B I I -++=，)()(S S B I B I I --+=∆。
表面磁光克尔效应 2
深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验实验名称：表面磁光克尔效应学院：物理科学与技术学院组号指导教师：报告人：学号：实验地点：实验时间：实验报告提交时间：五、数据处理5.1、纵向克尔效应：图1、纵向实验图纵向克尔效应是指磁化方向在样品膜面内，并且平行于入射面。
因此信号的强度会随光的入射角的减小而减少。
当信号垂直入射时强度为零。
当样品被纵向磁化时，当外部磁场增强，原本不带磁的样品上的磁场强度也随着增强，则接受的信号会越强。
而当外部磁场消失，样品上的磁场也不会消失，而接受的信号强度会一直保持在最大值。
直到外部加上一个反向磁场时，样品上带的磁场才会消失，而此时的信号会减少到初始状态。
由实验中得出，当磁性样品的磁性增大时，会出现克尔旋转角，从而使激光再次打入探测仪。
因而出现了能量的变化。
图1为测得的信号，虽变化不明显，但是基本上与理论相符。
5.2、极向克尔效应：图2极向实验图图3、极向克尔效应理想图极向克尔效应是指磁化方向垂至于样品表面并且平行于入射面。
极向克尔信号的变化与纵向相反，其强度随光的入射角的减小而增大，若信号垂直入射则其强度最大。
样品上的磁场大小随外加磁场的变化而变化。
当外加磁场增大时，样品被磁化并其磁场强度增大。
而外加磁场消失样品上的磁场也消失了。
图3为极向克尔效应的理想图，而图2为实验图。
从图2发现接受的信号强度随着外加磁场的增大而减小，与理论相反。
极向克尔信号极弱，在调整电路时除了问题，没有找准消光点，而是光强最大点，导致在实验中当磁性样品的磁性增大时，会出现克尔旋转角，信号强度反而减小。
六、实验结论本次实验的操作较为困难，主要是调节仪器光路，不仅需严格的按照光路调节的步骤进行，并且还要非常的仔细，否则会造成信号的衰减。
老师教我们一个小的技巧，就是拿一张白纸来判断激光是否对准各个仪器的中心。
一开始我们在调节仪器光路时很粗心，各个仪器之间没有保持平行，而激光没有对准仪器中心，虽然光线有透过仪器，但那个光线是由仪器内部反射出来的，结果接受的信号及其不精确。
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。
磁光效应简介
石榴石单晶薄膜
磁光薄膜有单晶、多晶和非晶态等多种类型。 常用的介质薄膜多为单晶和多晶薄膜。稀土石 榴石在1000~6000nm的范围内有很低的光吸收， 而在其他的光波区域，吸收则大大增加。因此 我们在其中掺入一些其他的元素，抑制它对光 波的吸收。例如：在其中掺入Pr，他的主要作 用是使膜呈平面易磁化。从而增强磁光效应。
磁光存储的优点
磁光存储较之以往的存储方法有很多优点： （1）光盘的记录读出光头与盘面不接触； （2）光盘抗盘表面沾污能力强； （3）光盘可以自由更换，重复擦写次数 多，达到了1’000’000次的要求。 所以目前能和硬盘相竞争的也只有磁光 盘。
光磁效应
光磁效应是指光照射到磁性物质表面时物质磁 性会发生变化的现象。
克尔效应
一束偏振光入射到具有磁距的介质界面上，反 射后其偏振状态会发生变化，这个效应称为克 尔效应。 根据磁化强度矢量M与光入射面和界面的不同 相对取向，克尔效应可分为三种类型： （一）极向克尔效应——磁化强度矢量M与界 面垂直 （二）横向克尔效应——M与界面平行且与光 入射面垂直 （三）纵向克尔效应——M既与界面平行又与 光入射面平行 下面简要介绍一下极向克尔效应。
磁光隔离器
磁光隔离器也是利用偏振光通过磁光介质发生偏 振面旋转的原理来进行光的隔离。磁光隔离器放 置于激光器及光放大器前面，防止系统中的反射 光对器件性能的影响甚至损伤。 一束偏振光沿光轴透过磁光介质时，偏振面会旋 转一个角度，当再反向透过时偏振面会再旋转一 个角度，使总的角度变为两倍。这就是磁光效应 的非互易性。光通过一般的介质然后反向透过， 会变成与原来偏振方向重合的方向，因此，根据 磁光物质的这种性质制成了隔离器。
磁光调制器
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深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验
实验名称：表面磁光克尔效应
学院：物理科学与技术学院
组号指导教师：
报告人：学号：
实验地点：实验时间：
实验报告提交时间：
五、数据处理
5.1、纵向克尔效应：
图1、纵向实验图
纵向克尔效应是指磁化方向在样品膜面内，并且平行于入射面。
因此信号的强度会随光的入射角的减小而减少。
当信号垂直入射时强度为零。
当样品被纵向磁化时，当外部磁场增强，原本不带磁的样品上的磁场强度也随着增强，则接受的信号会越强。
而当外部磁场消失，样品上的磁场也不会消失，而接受的信号强度会一直保持在最大值。
直到外部加上一个反向磁场时，样品上带的磁场才会消失，而此时的信号会减少到初始状态。
由实验中得出，当磁性样品的磁性增大时，会出现克尔旋转角，从而使激光再次打入探测仪。
因而出现了能量的变化。
图1为测得的信号，虽变化不明显，但是基本上与理论相符。
5.2、极向克尔效应：
图2极向实验图
图3、极向克尔效应理想图
极向克尔效应是指磁化方向垂至于样品表面并且平行于入射面。
极向克尔信号的变化与纵向相反，其强度随光的入射角的减小而增大，若信号垂直入射则其强度最大。
样品上的磁场大小随外加磁场的变化而变化。
当外加磁场增大时，样品被磁化并其磁场强度增大。
而外加磁场消失样品上的磁场也消失了。
图3为极向克尔效应的理想图，而图2为实验图。
从图2发现接受的信号强度随着外加磁场的增大而减小，与理论相反。
极向克尔信号极弱，在调整电路时除了问题，没有找准消光点，而是光强最大点，导致在实验中当磁性样品的磁性增大时，会出现克尔旋转角，信号强度反而减小。
六、实验结论
本次实验的操作较为困难，主要是调节仪器光路，不仅需严格的按照光路调节的步骤进行，并且还要非常的仔细，否则会造成信号的衰减。
老师教我们一个小的技巧，就是拿一张白纸来判断激光是否对准各个仪器的中心。
一开始我们在调节仪器光路时很粗心，各个仪器之间没有保持平行，而激光没有对准仪器中心，虽然光线有透过仪器，但那个光线是由仪器内部反射出来的，结果接受的信号及其不精确。
随后从新调整了仪器光路，效果不错，完成了纵向克尔效应，虽然不明显。
而极向克尔效应没有完成，一个是仪器光路没调好，没找到消光点。
另一个是机器误差造成的。
实验基本上算是顺利完成了。
七、思考题
1、如何判断是哪种克尔效应？
答：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0°入射角时（垂直入射）达到最大；纵向克尔信号的强度一般随光的入射角的减小而减小，在0°入射角时为零；横向克尔效应中反射光的偏振状态没有变化。
2、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？
答：反射光光强直接增大为正克尔效应，反射光光强减小为负克尔效应。
正负克尔效应的产生与与样品上所带的磁场有关。
3、实验中所使用的材料是哪种磁性材料？
在极向磁化时，样品上的磁场随外加磁场变化而变化等效，样品表现出顺磁性；在纵向极化时则表现出矩磁性。