晶體磁光效應實驗裝置

❶ 法拉第效應的實驗原理

法拉第效應是磁場引起介質折射率變化而產生的旋光現象，實驗結果表明，光在磁場的作用下通過介質時，光波偏振面轉過的角度（磁致旋光角）與光在介質中通過的長度L及介質中磁感應強度在光傳播方向上的分量B成正比，即：
θ=VBL
式中V稱為費爾德常數，它表徵物質的磁光特性。幾種材料的費爾德常數值如下表。
法拉第效應實驗裝置如圖所示。由光源產生的復合白光通過小型單色儀後可以獲得波長在360～800nm的單色光，經過起偏鏡成為單色線偏振光，然後穿過電磁鐵。電磁鐵採用直流供電，中間磁路有通光孔，保證人射光與磁場B方向一致。根據勵磁電流的大小可以求得對應的磁場值。入射光穿過樣品後從電磁鐵的另一極穿出人射到檢偏器上，透過檢偏器的光進入光電倍增管，由數顯表顯示光電流的大小，即出射光強的大小。根據出射光強最大(或最小)時檢偏器的位置讀數即可得出旋光角。檢偏器的角度位置讀數也由數顯表讀出。
由經典電子論對色散的解釋可得出介質的折射率和入射光頻率w 的關系為：
式中ω0是電子的固有頻率，磁場作用使電子固有頻率改變為（ωL±ω0）（ωL是電子軌道在外磁場中的進動頻率）。使折射率變為：
由菲涅耳的旋光理論可知，平面偏振光可看成由兩個左、右旋圓偏振迭加而成，上式中的正負號反映了這兩個圓偏振光折射率有差異，以R n 和L n 表示。它們通過長度為L的介質後產生的光程差為：
由它們合成的平面偏振光的磁致旋光角為：
通常，nR，nL，和n，相差甚微，故
將此代入上式，又因ωL≪ω可略去ωL項，得：
可見括弧項即為費爾德常數，表示V 值和介質在無磁場時的色散率、入射光波長等有關。由馬呂斯定律可知，平面偏振光通過磁場中的介質和檢偏器後的光強為：
α為檢偏器和起偏器透光軸的夾角，θ為法拉第磁致旋光角。當α=π/4時，
若磁場變化則：
表示此時由檢偏器輸出的光強將隨產生磁場的電流i（調制電流）線性地變化，這就是光強度的磁光調制原理。在α=π/4時，dI/d= 1，即此時調制系統的信號檢測靈敏度最高，失真最小。

❷ 什麼是磁光克爾效應

克爾效應 1875年英國物理學家J.克爾發現，玻璃板在強電場作用下具有雙折射性質，稱克爾效應。後來發現多種液體和氣體都能產生克爾效應。觀察克爾效應的實驗裝置如圖所示。內盛某種液體（如硝基苯）的玻璃盒子稱為克爾盒，盒內裝有平行板電容器，加電壓後產生橫向電場。克爾盒放置在兩正交偏振片之間。無電場時液體為各向同性，光不能通過P2。存在電場時液體具有了單軸晶體的性質，光軸沿電場方向，此時有光通過P2（見偏振光的干涉）。實驗表明 ，在電場作用下，主折射率之差與電場強度的平方成正比。電場改變時，通過P2的光強跟著變化，故克爾效應可用來對光波進行調制。液體在電場作用下產生極化，這是產生雙折射性的原因。電場的極化作用非常迅速，在加電場後不到10-9秒內就可完成極化過程，撤去電場後在同樣短的時間內重新變為各向同性。克爾效應的這種迅速動作的性質可用來製造幾乎無慣性的光的開關——光閘，在高速攝影、光速測量和激光技術中獲得了重要應用。