实验4-6 法拉第效应

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。
实验原理
（二）法拉第旋光角的计算： 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
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。
实验内容
实验内容
（三）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 测量法，测出波长λ和最小偏向角θ的对应关系，然后利用公式：
n = sin
θ +α
2
sin
α
2
求出样品介质的波长λ和折射率n的对应关系。最后再由λ ~ n的关系进 一步求出样品介质的波长λ和dn/dλ的对应关系。
实验4-6 法拉第效应 实验
南开大学基础物理实验教学中心 近代物理实验室
大 纲
实验目的 实验原理 实验装置 实验内容与方法 结果处理 思考题
实验目的
了解磁光效应现象和法拉第效应的作用机制 掌握旋光角的测量方法，学会使用有关仪器 学会用重要物理量的经典值验证实验原理和实验精度
实验原理
（一）在磁场作用下介质的旋光作用
实验装置
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。
实验方法
法拉第旋光角的测量——对称测量法：
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。
（一）初始偏振方位φ0的测量 ：
无法拉第效应时的偏振方向
（二）不同磁场强度、不同入射波长下的偏振面旋转角测量：
结果处理
（一）实验精度检验——计算电子荷质比： 在实验测量各对应关系的范围内，适当选择相对应的φ、B、λ及 dn/dλ的值，利用公式：
e −2cϕBiblioteka Baidu= m DBλ ( dn / d λ )
计算出电子荷质比来。 （二）计算样品介质费德尔常数：
V (λ ) =
ϕ (λ )
DB
思考题: 思考题:
1. 对于本实验来说，引起误差的主要来源有哪几个因素？ 这些因素在实验过程中如何处理得好以减小实验误差 提高实验精度。 2. 试设计一个测量法拉第效应特性的实验方案，并画出 实验光路图。
二、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。
实验装置
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。