法拉第旋光效应实验报告
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。
v1.0 可编辑可修改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。
法拉第效应实验报告
法拉第效应0810290 赵志强————实验报告一、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=VBL3．法拉第效应与自然旋光的区别4．了解磁光调制原理二、实验原理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，当平面偏振光穿透某种介质时，若在沿平行于光的传播方向施加一磁场，光波的偏振面会发生旋转，实验表明其旋转角θ正比于外加的磁场强度B，这种现象称为法拉第（Faraday）效应，也称磁致旋光效应或磁光效应。
法拉第效应的定量描述是法拉第—费尔德定律θ=VBl （1）式中θ为旋光角，B为磁场磁感强度，L为光波在介质中的路径，V为表征磁致旋光效应特征的比例系数，称为维尔德（Verdet）常数。
三、实验装置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；四、实验内容测量法拉第旋光角，并记录数据五、数据记录六、数据处理1、λ~ϕ关系曲线B=2000Gauss765432B=4000Gauss2、不同波长下，磁场与偏转角的关系λ=4600nm λ=5000nmλ=5400nmλ=5800nm七、注意事项1.当励磁电流较高时（2A以上），螺线管会发热，属正常现象。
但如果工作时间较长，应断电冷却后再继续工作。
2.螺线管两端有挡片，玻璃样品只能从螺线管有活动挡片的一端放入/取出。
实验中注意不要打碎样品。
3.实验结束时要将磁场电流减小到0，关掉仪器电源，整理好仪器，填写好仪器记录。
法拉第效应实验报告
法拉第效应实验报告法拉第效应【摘要】实验利⽤励磁电流产⽣磁场，⾸先测量磁场和励磁电流之间的关系，利⽤磁场和励磁电流之间的线性关系，⽤电流表征磁场的⼤⼩，⽤消光的⽅法测定ZF6样品的旋光⾓和磁场的关系，⽤倍频法测量MR3样品的旋光⾓和磁场的关系。
最后让偏振光分别两次通过MR3样品和糖⽔，区分⾃然旋光和法拉第旋光，验证法拉第旋光的⾮互易性。
关键词：法拉第旋光、旋光⾓、倍频法、消光法。
引⾔法拉第效应1845年由法拉第发现。
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。
近年来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。
由于法拉第效应的其他性质，他还有其他更多的应⽤。
法拉第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。
法拉第旋光在强磁场下具有⾮互易性，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。
原理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，这种磁致旋光现象是1845年由法拉第⾸先发现的，故称为法拉第效应。
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(Verdet)常数。
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⼀样，不具备⼀般的光学过程可逆，对于给定的物质，旋转的⽅向只由磁场的⽅向决定，和光的传播⽅向⽆关，这叫做法拉第效应的“旋光⾮互易性”。
1.法拉第效应的原理⼀束平⾏于磁场⽅向传播的平⾯偏振光（表⽰电场强度⽮量），可以看着是两束等幅的左旋和右旋圆偏振光的叠加，不加外磁场时，他们通过距离为的介质后，由于介质对他们具有相同的折射率和传播速度，所以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，这两束光具有不同的折射率和传播速度，产⽣不同的相位移：（2）（3）其中和分别为左旋和右旋圆偏振光的相位；和分别为左旋和右旋圆偏振光在介质中的折射率；为真空中的波长。
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。
法拉第效应实验报告
（五）最小偏向角测量系统
1. 2. 白炽光源； 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。
三、实验内容
（一）法拉第旋光角的测量 1.旋光角测量方法 （1）平面偏振光偏振方位的测定
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
（二）法拉第旋光角的计算：
根据量子理论，法拉第旋光角大小为：
或 其中 为费德尔常数
二、实验装置
（一）光源系统
1.白炽光源：用来提供白光； 2.单色仪：用来产生单色光； 3.聚光镜筒：产生平行光； 4.起偏镜：用来产生平面偏振光。
（ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ）磁场系统
1.电磁铁：圆柱型磁头，中心有通光孔； 2.激磁电源：10A，60V，输出连续可调； 3.高斯计：用来测量电磁铁所产生的磁场强度。
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.
（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。
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；
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
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
法拉第效应实验报告10物理小彬连摘要：实验利用励磁电流产生磁场，首先测量磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小，用消光的方法测定MR3样品的旋光角和磁场的关系，用倍频法测量MR3和ZF6样品的旋光角和磁场的关系。
最后让偏振光分别两次通过MR3样品，区分自然旋光和法拉第旋光，验证法拉第旋光的非互易性。
关键词：法拉第旋光、旋光角、倍频法、消光法。
引言1845年英国物理学家法拉第（Faraday ）发现原本没有旋光性的铅玻璃在磁场中出现了旋光性，后来这种磁致旋光现象被称为法拉第效应。
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。
通过本次实验，我们对法拉第效应的本质有了更深理解，并掌握了测量旋光角的基本方法，同时学会计算费尔德常数。
原理1、法拉第效应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，这种磁致旋光现象是1845年由法拉第首先发现的，故称为法拉第效应。
振动面转过的角度称为法拉第效应旋光角。
实验发现光的偏振面旋转的角度F θ与其在介质中通过的距离l 及磁感应强度在光传播方向上的分量B 成正比，即lBV d F )(λθ=（1）其中F 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；)(λd V 称为费尔德(Verdet)常数。
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一样，不具备一般的光学过程可逆，对于给定的物质，旋转的方向只由磁场的方向决定，和光的传播方向无关，这叫做法拉第效应的“旋光非互易性”。
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。
法拉第旋光效应实验报告
实验报告题目: 法拉第旋光效应姓名翟浩淋学院理学院专业应用物理学班级 03学号 19班内序号 062015年 10 月 4 日【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】LED 发光二极管（或白光光源和滤光片），偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片，集成霍尔援建，5V 稳压电源等。
【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θ 与介质的长度及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 me ⋅,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 cn 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。
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。
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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法拉第旋光效应实验报告
法拉第旋光效应实验报告
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：
LED发光二极管（或白光光源和滤波片），偏振片，透镜，直流励磁电源，导轨，偏振片，集成霍尔元件，稳压电源等。
三.实验原理和操作步骤：
天然旋光现象。
当线偏振光通过某些透明物质（如石英、糖溶液、酒石酸溶液等）后.其振动面将以光的传播方
向为轴旋转一定的角度，这种现象称为旋光现象。
1811年阿拉果首先发现石英有旋光现象，以后
毕奥（J. B Biot）和其他人又发现许多有机液体和有机物溶液也具有旋光现象。
凡能使线偏振光
振动面发生旋转的物质称为旋光物质，或称该物质具有旋光性。
图3.1石英的旋光现象
如图3.1所示，1P和2P分别为起偏器和检偏器（正交）。
显然，在没有旋光物质时，2P后面的视场是暗的。
当在1P和2P之间加入旋光物质后2P后的视场将变亮，将2P旋转某一角度后，视场又将变暗。
这说明线偏振光透过旋光物质后仍然是线偏振光，只是其振动面旋转了一个角度。
振动面旋转的角度称为旋光度，用？表示。
线偏振光通过旋光晶体时，旋光度？和晶体厚度d成正比，即
d a ?（3.1）式中，a是比例系数，与旋光晶体的性质、温度以及光的频率有关，称为该晶体的旋光率。
不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同的方向旋转.人们对旋光方向作下述约定：
迎着光传播方向观察，若出射光振动面相对于入射光扳动面沿顺时针方向旋转为右旋；沿逆时针方向旋转称为左旋.在图 3.1中，若在1P前加一
个白色光源，由于不同波长的光旋转角度不同，因此到达2P时有一部分光能透过去，有些光透不过去，有些能部分透过去，所以2P后的视场是彩色
的，旋转2P其法拉第旋光效应25色彩会发生变化，这种现象叫做旋光色散。
2.旋光现象的菲涅耳解释。
菲涅耳提出了一种唯象理论来解释物质的旋光性质。
线偏振光可以分解为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
左旋圆偏振光和右旋圆偏振光以相同的角速度沿相反方向旋转，它们合成为在一直线上振动的线偏振光。
在旋光物质中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光传播的相速度不相同。
假定右旋圆偏振光在某旋光物质中传播速度比左旋圆偏振光的速度快，在旋光物质出射面处观察，于右旋圆偏振光速度快，因此右旋圆偏振光振幅旋转过的角度较大，在出射面处，两圆偏光合成的线偏振光PE的振动方向比起原来（进入
旋光物质前）的振动方向0 PE来，顺时针方向转过角度9 ，这就是右旋。
当材料中左旋圆偏振光的相速度较大时.就是左旋光材料。
3.磁致旋光。
前面介绍的是物质的天然旋光性，实际上，有些物质本身不具有旋光性，但在磁场作用下就有旋光性了，就是前面介绍的法拉第旋光效应，也叫
磁致旋光效应。
磁致旋光中振动面的旋转角？和样品长度L及磁感应强度B成正比，即有VLB = ? （3.2）式中V是一个与物质的性质、光的
频率有关的常数，称为维尔德（Verdet）常数。
某些物质的维尔德磁致旋光也有左右之分.我们规定：当光的传播方向和磁场方向平行时迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转（逆时针），则维尔德常数为正。
旋光现象的唯象解释
近代物理实验讲义
4.磁致旋光的经典唯象解释。
可以用唯象模型来说明磁致旋光效应。
电子在左旋圆偏振光和右旋圆偏振
光的电场作用下作左旋和右旋圆周运动，电子运动平面与磁场垂直。
电子
在磁场中受到洛仑兹力，其方向向着电子轨道中心或背着轨道中心，视速
度的方向而定注意：电子本身带负电荷。
在洛仑兹力向着轨道中心的情况中，电子受到的向心力增加，电子旋转速率增大。
在洛仑兹力背向轨道中心的情况中，电子旋转变慢。
电子旋转快慢的变化影响了圆偏振光电场矢量旋转角速度。
当光从磁光媒质出射时重新合成线偏
振光。
由于在媒质
中左旋和右旋的速率不同，合成偏振光的振动面转过了一个角度。
从图上
可以看出，电子旋转速率变化只决定于磁场方向与电子旋转方向，而与光的传播方向无关。
值得注意的是，天然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，而磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，而决定于外加磁场的方向。
如图3.5所示，若将出射光再反射回晶体，则通过
天然旋光晶体的线偏光沿原路返回后振动面将回复原位，而通过磁致旋光晶体的线偏光将继
续旋光，其振动面与原振动面夹角更大。
磁致旋转现象是由于外磁场存在时物质的原子或分子中的电子进动而引起的。
这种进动的结果，使物体对顺时针与逆时针的圆偏振光产生不同的折射率。
因此方向不同的圆偏振光的传播速度不同，引起了振动面的旋转。
四.实验数据处理与讨论：
1.B-I表格
1(A)0.20.40.60.81 1.2 1.4
B(T)0.01：0.020.030.040.050.060.07
I(A) 1.6 1.82 2.2 2.4-0.2-0.4
B(T)0.080.090.10.110.12-0.01-0.02
I(A)-0.6[-0.8-1-1.2-1.4-1.6[-1.8
B(T)-0.03-0.04-0.05-0.06-0.07-0.08-0.09
I(A)-2[-2.2-2.4
B(T)-0.1-0.11-0.12
B-I曲线图:
经线性拟合得：B=0・04I
2. -B表格
B(T) 0.02 0.04 0.06 0.08 1 红光® (rad ) 0.122 0.227 0.349 0.471 0.576 绿光® (rad) 0.087 0.175 0.262 0.349 0.436 蓝光® (rad ) 0.035 0.07 0.105 0.14 0.175 B(T) -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 -0.1 红光® (rad ) -0.122 -0.227 -0.249 -0.471 -0.576 绿光® (rad) -0.087 -0.175 -0.262 -0.349 -0.436 蓝光® (rad )
-0.035
-0.07
-0.105
-0.14
-0.175
-B 曲线图
经线性拟合可得：蓝光：：
:
=1・75B ；绿光：「=4.36B ；红光：：:
=5・67B
-0 2
B
蓝光：Y=-3 46945E-19+1 75X 红光
0.4
蓝光
-0-10 -0.08 -0 06 -0
0.06
B(T)
<
.10
p Q
红光：Y =-0.01+5.67X 绿光：Y =5.68421E-5+4,36221 X
且光的波长越小，曲线越倾斜
3.维尔德常数
由公式可得：V= /LB。
又L=3cm ,
则蓝光：V=0.583（rad/m T）
绿光：V=1.453 （rad/m T）
红V=1.890 （rad/m T）
可知：波长越小，维尔德常数越小；波长越大，维尔德常数越大。
4.由测量得的维尔德常数计算出的电子的荷质比分别为：
蓝光：0.809 1011C/kg ，绿光：2・145 1011C/kg ，红光：5.084 1011C/kg。