法拉第效应-磁光调制实验 09300190028 杨京南.

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1 法拉第效应-磁光调制实验 杨京南

2 法拉第效应 1845年，迈克尔·法拉第（M.Faraday）发现:在穿过介质时，偏振光波会因为外磁场的作用，转变偏振的方向，这一现象称为 法拉第效应。

3 法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究，是光学过程与电磁学过程有密切联系的最早证据 。
费尔德（Verdet）对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现了法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。

4 法拉第效应的应用 光纤通讯中的磁光隔离器：减少光纤中器件表面反射光对光源的干扰
磁场测量方面：磁光效应磁强计——测量脉冲强磁场（天文学中测量射电脉冲星）、交变强磁场 电流测量方面：测量几千安培的大电流和几兆伏的高压电流 生命科学领域：医疗和生化中酶作用的研究；研究核糖和核酸以及生命物质中左旋氨基酸的测量；人体血液中或尿液中糖份的测定等。

5 Θ=VBL 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。

6 实验装置

7 dd-λ曲线 由实验室给出： 460 480 500 520 540 560 580 600 dd (mm) Λ (nm) 3.626
3.980 4.287 4.557 4.798 5.017 5.216 5.400

8 U-B拟合（线性拟合）

9 U-B拟合（二次拟合）

10 B-Θ拟合 λ=580nm 证明Θ与B呈线性关系

11 对所有的λ进行B-Θ拟合 求出V Θ=VBL
λ/ nm 460 480 500 520 540 560 580 600 1.075 0.860 0.793 0.689 0.672 0.490 0.522 0.486 0.996 0.991 0.994 0.995 0.973 （舍） 0.998 0.997 费尔德常数V rad/ (m·T) 10.641 8.596 7.849 6.821 6.721 —— 5.217 4.861

12 λ-Θ拟合

13 最小偏向角法测三棱镜的折射率n

14 λ-n拟合

15 λ- V拟合

16 计算电子的荷质比 实验得到的电子荷质比比理论值偏小35%！

17 误差分析 1.使用特斯拉计测电磁铁中心位置磁场，手持特斯拉计可能不稳定，造成误差。 2.多次拟合结果，累计的系统误差较大
疑问： λ-Θ曲线一定是线性的么

18 B=498.2mT U=12V λ-Θ二次拟合

19 可以做这样的近似

20 总结 1.实验观察到了法拉第效应的磁致旋光效应 2.验证了法拉第效应中偏转角与磁感应强度的线性关系 3.测出了不同波长对应的费尔德常数
4.测量出波长与折射率关系进一步求出电子的荷质比（误差较大）

21 Thank You! 感谢合作者 汪竟成！