实验4-6 法拉第效应.ppt

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1、实验4-6法拉第效应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：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、光源系统白炽光源：用来提供白光；单色仪：用来产生单色光；聚光

2、镜筒：产生平行光；起偏镜：用来产生平面偏振光。二、磁场系统电磁铁：圆柱型磁头，中心有通光孔；激磁电源：10A，60V，输出连续可调；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；样品盒和支架：铜材料做成。四、旋光角检测系统检偏测角仪：用来检测偏振光的偏振方位；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；直流复射式检流计：用来接收光电倍

3、增管输出的电流信号；高压电源：用来提供光电倍增管工作电压。实验装置五、最小偏向角测量系统白炽光源单色仪分光仪：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。实验内容（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：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

4、的对应关系，然后利用公式：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。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：计算出电子荷质比来。（二）计算样品介质费德尔常数：思考题: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。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。