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； 聚光镜筒：产生平行光； 起偏
2、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dn/d； 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
3、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和最小偏向角的对应关系。,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0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）样品介质的和dn/d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，测出波长和最小偏向角的对应关系，然后利用公式：求出样品介质的波长和折射率n的对应关系。最后再由 n的关系进一步求出样品介质的波长和dn/d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、B、及dn/d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。,
