法拉第效应

计算公式

　　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

　　式中：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。

应用

　　法拉第效应有许多重用的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值倍增。如用于光纤通讯系统中的磁光隔离器，因为偏振面的磁致旋转取决于磁场的方向，与光的传播方向无关，由此可设计成光隔离器，使光沿规定的方向通过同时阻挡反向传播的光，从而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。法拉第效应的弛豫时间不大于10^10秒量级。在激光通讯、激光雷达等技术中已发展成类似微波器件的光频环行器、调制器等。利用法拉第效应的调制器（磁光调制器）在1μ～5μ的红外波段将起重用作用，且磁光调制器需要的驱动功率较电光调制器小的多，对温度稳定性的要求也较低。所以磁光调制是激光调制技术的重用组成之一，也常用于激光强度的稳定装置。又如作为重要的传感机理应用于电工测量技术中，在磁场测量方面，利用它弛豫时间短（约1010-秒）的特点制成的磁光效应磁强计可测量脉冲强磁场，交变强磁场；利用它对温度不敏感的特点，磁光效应磁强计可适用于较宽的温度范围，如等离子体中强磁场，低温超导磁场；在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可测量几千个安培的大电流或几千KV的高压电流等。

实验器材

　　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；

实验步骤

　　1.实验准备

　　将白炽灯电源线捅人电源变压器后，接通电源，开启单色仪入射狭缝。

　　将光源、单色仪与电磁铁配合衔接起来（即把偏振片座套插入电磁铁之圆凹槽里），从电磁铁另一磁极圆孔中，用30×读数显微镜观察，调整单色仪与电磁铁的配合，使光束位于圆孔中心。然后将光电接收部分的连接罩插人到电磁铁的圆凹槽中。将玻璃样品用弹性固定圈固定在电磁铁磁极中间。

　　2.仪器调节

　　（1）接通电源，预热5min，使单色仪输出某一波长的单色光。

　　（2）将检偏器手柄上的红点与连接座的标记及电磁铁一端的标记（均为红色）三点调成一直线。

　　（3）调数显表灵敏度旋钮在合适位置。灵敏度的高低，直接反映在数显表数值跳动的快慢上。顺时针为增加灵敏度，逆时针为降低灵敏度。注意：在同一波长的情况下，一经调定，在测量过程中应固定不动。

　　（4）将检偏镜测角手轮顺时针旋到头后，再逆时针旋转两周，按一下角度数显表的清零按钮，使角度显示值为零。

　　（5）微动光电流数显表的调零旋钮，使其示值为零。

　　3.测量法拉第效应旋光角

　　（1）将励磁电流由零增加到1A，观察数显表示值的变化。

　　（2）调节检偏器手轮，使数显表的示值逐渐变化到零。记下角度表的读数口。

　　（3）将励磁电流分别调到2A、3A、4A，重复过程（2）。