物理研究性实验报告_法拉第磁光效应.docx

根底物理试验争辩性报告试验编号：S10根底物理试验争辩性报告法拉第磁光效应试验院系名称材料科学与工程学 生 姓 名学号学 生 姓 名学号学 生 姓 名学号根底物理试验争辩性报告名目摘要2关键词2第一局部：试验过程及结果2一：试验重点2二：试验原理21. 法拉第效应32. 法拉第效应的唯象解释33. 磁光调制原理74. 磁光调制器的光强调制深度错误!未定义书签。三：仪器介绍9四：试验内容111. 电磁铁磁头中心磁场的测量图 5.16.7112. 正交消光法测量法拉第效应试验图 5.16.8123磁光调制试验图 5.16.914五：留意事项15六：数据及其处理151. 电磁铁磁头中心磁场的测量152. 正交消光法测量法拉第效应试验163. 磁光调制试验17其次局部：试验后争辩分析19一：试验中误差来源与分析19二：我争辩的内容19其次种方法测量法拉第效应试验20三：磁光效应的应用231 磁光调制器232 磁光隔离器243 磁光传感器244 磁光记录245 磁光环行器25四：试验后收获与感想25主要参考文献：251根底物理试验争辩性报告摘要本文对磁光效应试验的原理、步骤、仪器进展了简要的介绍，并对试验数据进展处理以及误差分析。另外依据我们争辩的内 容，1本报告以“费尔德常数 V 的测量”试验为争辩对象，除使用了“正交消光法”M.Faraday (1791-1876)外还争辩了“调制倍频法”，同时比照争辩了两种方法的优缺点，并得出了一些结论。争辩后还进一步改进了“调制倍频法”，使试验结果更准确。2本报告中举例说明磁光效应在我们生活中的应用。此外，我们深入理解试验，最终说明白试验的收获与感想。关键词法拉第效应、电磁感应强度、费尔德常数 调制倍频法第一局部：试验过程及结果一：试验重点 用特斯拉计测量电磁铁磁头中心的磁感应强度，分析线性范围。 法拉第效应试验：正交消光法检测法拉第旋光玻璃的费尔德常数。 磁光调制试验：生疏磁光调制的原理，理解倍频法准确测定消光位置。 磁光调制倍频法争辩法拉第效应，准确测量不同样品的费尔德常数。二：试验原理2根底物理试验争辩性报告1. 法拉第效应试验说明，在磁场不是格外强时，如图 5.16.1 所示，偏振面旋转的角度q 与光波在介质中走过的路程 d 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的重量 B 成正比，即：q =VBd5.16.1比例系数 V 由物质和工作波长打算，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔德Verdet常数。费尔德常数 V 与磁光材料的性质有关，对于顺磁、弱磁和抗磁性材料如重火石玻璃等，V 为常数，即q 与磁场强度 B 有线性关系；而对铁磁性或亚铁磁性材料如 YIG 等立方晶体材料，q 与 B 不是简洁的线性关系。图 5.16.1法拉第磁致旋光效应不同的物质，偏振面旋转的方向也可能不同。习惯上规定，以顺着磁场观看偏振面旋转绕向与磁场方向满足右手螺旋关系的称为“右旋”介质，其费尔德常数 V>0；反向旋转的称为“左旋”介质，费尔德常数 V<0。2. 法拉第效应的唯象解释从光波在介质中传播的图象看，法拉第效应可以做如下理解：一束平行于磁场方向传播的线偏振光，可以看作是两束等幅左旋和右旋圆偏振光的迭加。这里左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。3根底物理试验争辩性报告图 5.16.2法拉第效应的唯象解释RL假设磁场的作用是使右旋圆偏振光的传播速度c / n和左旋圆偏振光的传播速度 c / n 不等，于是通过厚度为d 的介质后，便产生不同的相位滞后：j = 2pRln d， jR= 2pLln d5.16.2RLL式中l 为真空中的波长。这里应留意，圆偏振光的相位即旋转电矢量的角位移； 相位滞后即角位移倒转。在磁致旋光介质的入射截面上，入射线偏振光的电矢量E 可以分解为图 5.16.2(a)所示两个旋转方向不同的圆偏振光 E 和 E ，通过介质后，它们的相位滞后不同，旋转方向也不同，在出射界面上，两个圆偏振光的旋转电矢量如图 5.16.2(b)所示。当光束射出介质后，左、右旋圆偏振光的速度又恢复全都，我们又可以将它们合成起来考虑，即仍为线偏振光。从图上简洁看出， 由介质射出后，两个圆偏振光的合成电矢量 E 的振动面相对于原来的振动面转过角度q，其大小可以由图 5.16.2(b)直接看出，由于RLj-q = j+q5.16.3所以由6.16.2式得q = 1 (j2Rj )5.16.4-Lq = p (n- n )d = qlRLF× d5.16.5RLRLRL当 n > n 时，q >0，表示右旋；当 n < n 时，q >0，表示左旋。假设 n 和 n 的差值正比于磁感应强度 B，由5.16.5式便可以得到法拉第效应公式5.16.1。式中的qF= p (nlRn ) 为单位长度上的旋转角，称为比法拉第旋转。由于在铁磁-L或者亚铁磁等强磁介质中，法拉第旋转角与外加磁场不是简洁的正比关系，并且4根底物理试验争辩性报告F存在磁饱和，所以通常用比法拉第旋转q的饱和值来表征法拉第效应的强弱。式(5.16.5)也反映出法拉第旋转角与通过波长l 有关，即存在旋光色散。微观上如何理解磁场会使左旋、右旋圆偏振光的折射率或传播速度不同呢？ 上述解释并没有涉及这个本质问题，所以称为唯象理论。从本质上讲，折射率nR 和 nL 的不同，应归结为在磁场作用下，原子能级及量子态的变化。这已经超出了我们所要争辩的范围，具体理论可以查阅相关资料。其实，从经典电动力学中的介质极化和色散的振子模型也可以得到法拉第效应的唯象理解。在这个模型中，把原子中被束缚的电子看做是一些偶极振子，把光波产生的极化和色散看作是这些振子在外场作用下做强迫振动的结果。现在除r了光波以外，还有一个静磁场 B 作用在电子上，于是电子的运动方程是2 rrrrrç÷m d r+ kr = -eE -eæ dr ö ´ B5.16.6dt 2è dt ør式中r 是电子离开平衡位置的位移，m 和 e 分别为电子的质量和电荷， k 是这个偶极子的弹性恢复力。上式等号右边第一项为哪一项光波的电场对电子的作用，其次项是磁场作用于电子的洛仑兹力。为简化起见，略去了光波中磁场重量对电子的作用及电子振荡的阻尼当入射光波长位于远离介质的共振吸取峰的透亮区时成立，由于这些小的效应对于理解法拉第效应的主要特征并不重要。r假定入射光波场具有通常的简谐波的时间变化形式 eiwt，由于我们要求的特解是在外加光波场作用下受迫振动的稳定解，所以 r 的时间变化形式也应是 eiwt，因此式5.16.6可以写成rerre r(w 2 -w2 )r + iwr ´ B = -E5.16.70mmk / m式中w0 =，为电子共振频率。设磁场沿 +z 方向，又设光波也沿此方向传播并且是右旋圆偏振光，用复数形式表示为E = E eiwt + iE eiwtxy将式5.16.7写成重量形式ewe(w 2 -w2 )x + i0By = -E mmxewe5.16.8(w 2 -w2 ) y - i0Bx = -E mmy55.16.9将式5.16.9乘i 并与式5.16.8相加可得ewe(w 2 -w2 )(x + iy) +0B(x + iy) = -(E mmx+ iEy)5.16.10因此，电子振荡的复振幅为x + iy =e(E+ iE)5.16.11m(w02 - w2 ) + ewBxy设单位体积内有 N 个电子，则介质的电极化强度矢量rr。由宏观电动P = -Nerrr力学的物质关系式 =cc 为有效的极化率张量可得Pe0 Errc =Pr =- Nerr= - Ne(x + iy)eiwt5.16.12e Ee Ee (E000x+ iEy)eiwt将式5.16.10代入式5.16.12得到ewc =Ne2 / me05.16.13w 2 - w2 +B0m令w =eB/mw 称为盘旋加速角频率，则cccNe2 / me=05.16.14w 2 -w2 + ww0c由于n2 = e / e= 1 + c ，因此0Ne2 / men 2 = 1 +R0w 2 - w2 + ww0c5.16.15c对于可见光，w 为2.5-4.7´1015s-1，当B=1T 时，w 1.7´1011s-1 <<w，这种情况下式5.16.15可以表示为n 2 = 1+Ne2 / me05.16.16R(w0+ w )2 -w2L式中w =w/2=(e/2m)B,为电子轨道磁矩在外磁场中经典拉莫尔Larmor进动频Lc率。假设入射光改为左旋圆偏振光，结果只是使wL前的符号转变，即有Ne2 / men 2 = 1+L(w -w0L0)2 -w25.16.17比照无磁场时的色散公式6n21Ne 2 /m05.16.18220可以看到两点：一是在外磁场的作用下，电子做受迫振动，振子的固有频率由0 变成 0± L，这正对应于吸取光谱的塞曼效应；二是由于 0 的变化导致了折射率的变化，并且左旋和右旋圆偏振的变化是不一样的，尤其在 接近 0 时， 差异更为突出，这便是法拉第效应。由此看来，法拉第效应和吸取光谱的塞曼效应是起源于同一物理过程。实际上，通常 nL、nR 和 n 相差甚微，近似有n2n2nnRL5.16.19LR2n由式5.16.5得到(nn )5.16.20dRL将式5.16.19代入上式得到n2n2RL5.16.21d2n将式5.16.16、式5.16.17、式5.16.18代入上式得到Ne 3 21B5.16.22d 2cm 2n ( 2002 )2由于 22 ，在上式的推导中略去了L2 项。由式5.16.18得LdnNe 25.16.23dm n ( 2)200由式5.16.22和式5.16.23可以得到1 edn B1 ednB5.16.24d2c md2c md式中 为观测波长，dn 为介质在无磁场时的色散。在上述推导中，左旋和右旋d只是相对于磁场方向而言的，与光波的传播方向同磁场方向一样或相反无关。因此，法拉第效应便有与自然旋光现象完全不同的不行逆性。3. 磁光调制原理依据马吕斯定律，假设不计光损耗，则通过起偏器，经检偏器输出的光强为7根底物理试验争辩性报告I = Icos 2 a5.16.250000式中，I 为起偏器同检偏器的透光轴之间夹角a =0 或a =p 时的输出光强。假设在两个偏振器之间加一个由励磁线圈调制线圈、磁光调制晶体和低频信号源组成的低频调制器参见图 5.16.3，则调制励磁线圈所产生的正弦交变磁场=0B B sinwt，能够使磁光调制晶体产生交变的振动面转角q=qsinwt，q称为调制角幅度。此时输出光强由式5.16.25变为I = I cos2 (a +q) = I cos2 (a +q sin wt)5.16.260000由式5.16.26可知，当a 肯定时，输出光强 I 仅随q 变化，由于q 是受交变磁场 B 或信号电流 i=i sinwt 把握的，从而使信号电流产生的光振动面旋转，转化为光的强度调制，这就是磁光调制的根本原理。图 5.16.3磁光调制装置依据倍角三角函数公式由式5.16.26可以得到I = 1 I2 01 + cos 2(a +q)5.16.27明显，在0 £ a + q £ 90 的条件下，当q=-q0 时输出光强最大，即Imax= I0 1+ cos 2(a -q20)5.16.28当q=q0时，输出光强最小，即Imin= I0 1+ cos 2(a +q20)5.16.29定义光强的调制幅度A º Imax - Imin5.16.308根底物理试验争辩性报告由式5.16.28和式5.16.29代入上式得到A = I sin 2a sin 2q5.16.310由上式可以看出，在调制角幅度q0肯定的状况下，当起偏器和检偏器透光轴夹角a=45°时，光强调制幅度最大Amax= I sin 2q005.16.32所以，在做磁光调制试验时，通常将起偏器和检偏器透光轴成 45°角放置，此时输出的调制光强由式5.16.27知Ia=45o= I0 (1- sin 2q )5.16.332当a=90°时，即起偏器和检偏器偏振方向正交时，输出的调制光强由式5.16.26 知I= I sin2 q5.16.34a=90o0当a=0°，即起偏器和检偏器偏振方向平行时，输出的调制光强由式5.16.26知I= I cos2 q5.16.35a=0o0假设将输出的调制光强入射到硅光电池上，转换成光电流，在经过放大器放大输入示波器，就可以观看到被调制了的信号。当a=45°时，在示波器上观看到调制幅度最大的信号，当a=0°或a=90°，在示波器上可以观看到由式5.16.34和式5.16.35打算的倍频信号。但是由于 q 一般都很小，由式 5.16.34和式05.16.35可知，输出倍频信号的幅度分别接近于直流重量 0 或 I 。三：仪器介绍FD-MOC-A 磁光效应综合试验仪包括：导轨滑块光学部件、两个把握主机、直流可调稳压电源、双踪示波器。光学元件的放置如图 5.16.5 所示，分别安装有激光器、起偏器、检偏器、测角器含偏振片、调制线圈、会聚透镜、探测器、电磁铁。直流可调稳压电源通过四根连接线与电磁铁相连，电磁铁既可以串连，也可以并联，具体连接方式及磁场方向可以通过特斯拉计测量确定。9根底物理试验争辩性报告图 5.16.4试验装置图两个把握主机共包括五局部：特斯拉计、调制信号发生器、激光器电源、光1. 调零旋钮2接特斯拉计探头3调整信号频率4调整信号幅度5接示波器，观看调制信号6激光器电源7电源开关8调制信号输出，接调制线圈9特斯拉计测量数值显示面板图 5.16.5(a)把握主机特斯拉计功率计和选频放大器。其中特斯拉计及信号发生器的面板如图 5.16.5(a)所示，光功率计和选频放大器面板如图 5.16.5(b)所示。10根底物理试验争辩性报告1. 琴键换档开关 2调零旋钮 3基频信号输入端，接光电接收器 4倍频信号输入端，接光电接收器 5接示波器，观看基频信号6. 接示波器，观看倍频信号7电源开关8光功率计输入端，接光电接收器9光功率计表头显示图 5.16.5(b) 把握主机光功率计四：试验内容1. 电磁铁磁头中心磁场的测量图 5.16.6错误!未找到引用源。 将直流稳压电源的两输出端“红”“黑”两端用四根带红黑手枪插头的连接线与电磁铁相连，留意：一般状况下，电磁铁两线圈并联(应预先推断单个磁极的方向)。 调整两个磁头上端的固定螺丝，使两个磁头中心对准验证标准为中心孔完全通光，并使磁头间隙为肯定数值，如：20mm 或者 10mm。 将特斯拉计探头与装有特斯拉计的磁光效应综合试验仪主机对应五芯航空插座相连，另外一端通过探头臂固定在电磁铁上，并使探头处于两个磁头正中心，旋转探头方向，使磁力线垂直穿过探头前端的霍尔传感器，这样测量出的磁感应强度最大，对应特斯拉计此时测量最准确。11根底物理试验争辩性报告电磁铁直流稳压电源FD-MOC-A磁光效应综合试验仪把握主机特斯拉计图 5.16.6图磁5 场磁测场量测实量验装装置置连连接接示示意意 调整直流稳压电源的电流调整电位器，使电流渐渐增大，并记录不同电流状况下的磁感应强度。然后列表画图分析电流中心磁感应强度的线性变化区域，并分析磁感应强度饱和的缘由。2. 正交消光法测量法拉第效应试验图 5.16.7错误!未找到引用源。 将半导体激光器、起偏器、透镜、电磁铁、检偏器、光电接收器依次放置在光学导轨上； 将半导体激光器与主机上“3V 输出”相连，将光电接收器与光功率计的“输入”端相连；12激光器起偏器透镜电磁铁检偏器探测器把握主机特斯拉计直流稳压电源把握主机光功率计图 5.16.7正交消光法测量法拉第效应试验装置连接示意 将恒流电源与电磁铁相连留意电磁铁两个线圈一般选择并联； 在磁头中间放入试验样品，样品共两种，这里选择费尔德常数比较大的法拉第旋光玻璃样品。 调整激光器，使激光依次穿过起偏器、透镜、磁铁中心、样品、检偏器， 并能够被光电接收器接收；连接光路和主机，先拿去检偏器，调整激光器，使激光斑正好入射进光电探测器可以调整探测器前的光阑孔的大小，使激光完全入射进光电探测器，转动起偏器，使光功率计输出数值最大可以换档调整，这样调整是由于，半导体激光器输出的是局部偏振光，所以试验前应当使起偏器的起偏方向和激光器的振动方向较强的方向全都，这样输出光强最大，以后的试验中就可以固定起偏器的方向。 由于半导体激光器为局部偏振光，可调整起偏器来调整输入光强的大小； 调整检偏器，使其与起偏器偏振方向正交，这时检测到的光信号为最小，读取此时检偏器的角度q1； 翻开恒流电源，给样品加上恒定磁场，可看到光功率计读数增大，转动检偏器，使光功率计读数为最小，读取此时检偏器的角度q2，得到样品在该磁场下的偏转角q=q2-q1；错误!未找到引用源。 关掉半导体激光器，取下样品，用高斯计测量磁隙中心的磁感应强度 B，用游标卡尺测量样品厚度 d，依据公式：q=VBd，可以求出该样品的费尔德常数 V。133 磁光调制试验图 5.16.8激光器起偏器调制线圈测角器探测器FD-MOC-A 磁光效应综合试验仪FD-MOC-A 磁光效应综合试验仪图7 磁光调制试验连接示意图 5.16.8磁光调制试验装置连接示意 将激光器、起偏器、调制线圈、检偏器、光电接收器依次放置在光学导轨上； 将主机上调制信号发生器局部的“示波器”端与示波器的“ CH1”端相连，观看调制信号，调整“幅度”旋钮可调整调制信号的大小，留意不要使调制信号变形(即不失真),调整“频率”旋钮可微调调制信号的频率； 将激光器与主机上“3V 输出”相连，调整激光器，使激光从调制线圈中心样品中穿过，并能够被光电接收器接收； 将调制线圈与主机上调制信号发生器局部的“输出”端用音频线相连； 将光电接收器与主机上信号输入局部的“基频”端相连；用 Q9 线连接选频放大局部的“基频”端与示波器的“CH2”端； 用示波器观看基频信号，调整调制信号发生器局部的“频率”旋钮，使基频信号最强，调整检偏器与起偏器的夹角，观看基频信号的变化； 调整检偏器到消光位置四周，将光电接收器与主机上信号输入局部的“倍频”端相连，同时将示波器的“CH2”端与选频放大局部的“倍频”端相连，调整调制信号发生器局部的“频率”旋钮，使倍频信号最强，微调检偏器，观看信号变化，当检偏器与起偏器正交时，即消光位置，可以观看到稳定的倍频信号。14五：留意事项 试验时不要将直流的大光强信号直接输入进选频放大器，以避开对放大器的损坏。 起偏器和检偏器都是两个装有偏振片的转盘，读数精度都为 1°，仪器还配有一个装有螺旋测微头的转盘，转盘中同样装有偏振片，其中外转盘的精度也为 1°，螺旋测微头的精度为 0.01mm，测量范围为 8mm，马上角位移转化为直线位移，实现角度的准确测量。 试验仪的电磁铁的两个磁头间距可以调整，这样不同宽度的样品均可以放置于磁场中间，并且试验中可以将手臂形特斯拉计探头固定架测量中心磁场的磁感应强度。 试验完毕后，将试验样品及各元件取下，依次放入手提零件箱内。留意不要用手触摸样品的透光面。 样品及调制线圈内的磁光玻璃为易损件，人为损坏不在保修范围内，使用时应加倍留神。 试验时应留意直流稳压电源和电磁铁不要靠近示波器，由于电源里的变压器或者电磁铁产生的磁场会影响电子枪，引起示波器的不稳定。 用正交消光法测量样品费尔德常数时，必需留意加磁场后要求保证样品在磁场中的位置不发生变化，否则光路转变会影响到测量结果。 完成试验时，留意测量环境不要有大的振动，外界不要有大的光源光强变化。最好在暗室内完成相关试验。六：数据及其处理1电磁铁磁头中心磁场的测量分别取磁头间隙为 20cm 和 10cm，测出励磁电流 I 与中心磁场磁感应强度 B关系曲线，通过作图法分析线性范围，并求出 BI 关系式。15根底物理试验争辩性报告B1 (mT)I(A)D1=20(mm)0.0000.20180.40340.60490.80681.00831.201191.401181.601311.801462.00160B2 (mT)D2=10(mm)85391141186222259301328372391B1 (mT)I(A)D1=20(mm)2.201722.401802.601852.801923.001983.202033.402093.602123.802154.00219B2 (mT)D2=10(mm)418432451461471483491501509516当 d=10mm 时，对点(0.68，150)(1,28,275)，可求得 K=208.3，令 y=B/mT, x=I/A，有y=206.67*x+8当 d=20mm 时，对点0.64,501.24,100，可求的 K=83.3,令 y=B/mT,x=I/A，有y=83.3*x2. 正交消光法测量法拉第效应试验测量法拉第旋光玻璃的费尔德常数 V 并计算不确定度。16根底物理试验争辩性报告133°80°82°237°77°79°4°3°3°B114mTq = 4 + 3 + 3 = 3.33°3V = q=3.33´ 60= 2.204弧分/ 特斯拉·厘米2Bd(0.114)´ 0.796q =åq -q= 0.33°ia3´ 2q0.5= 0.29°b3q = u(q )=q 2 +qab2 = 0.439°1mtB= 0.58mtb3u(v)u(q )2u(B)2=+= 0.13vq 2B2u(v)= 0.029 ´103 弧分/ 特斯拉·厘米v = (2.20 ± 0.03)´103 弧分/ 特斯拉·厘米3. 磁光调制试验记录调制波形，依据磁光调制原理分析缘由。A. 最大振幅处：17根底物理试验争辩性报告B. 中间局部C. 最小振幅处：D. 倍频处：E. 李萨如图形：18根底物理试验争辩性报告产生磁光的缘由分析：0依据马吕斯定律，通过光强为 I=I0cos2a 可得：当 a=0°或者 a=时，输出光强为 I0 。当参加励磁线圈后，磁光调制晶体和倍频信号源组成倍频调制器， 输出光强 I=I cos2(a+ sinwt)，此时当 a 肯定时，输出光强随的转变而转变，0从而使得信号电流产生的光震惊面旋转，转化成光的强度调制，有： a=0°时， I=I0cos2,当 a=45°时，I=I0/2(1-sin2),当 a=90°时，I=I0sin2a.其次局部：试验后争辩分析一：试验中误差来源与分析在试验一电磁铁磁头中心磁场的测量中，试验仪器和不正确的试验操作都可能产生试验误差，其中假设将直流稳压电源的输出端的红黑插头和电磁铁的插口方向插错，结果与理论值相差甚远。此外，假设在特斯拉计探头还没有正对在磁头中心就测量的话，测量 B 值也会小于理论值。对于 2，3，4 试验，误差主要来源于光导轨上各个器件位置是否摆放恰当，激光点是否水平通过与各个器件， 这对于试验结果至关重要。二：我们争辩的内容19根底物理试验争辩性报告其次种方法测量法拉第效应试验磁光调制倍频法测量法拉第效应试验图 5.16.9 试验原理：由激光器发出的细光束经起偏器后成为线偏振光 . 该线偏振光通过置于由电磁铁所产生的磁场内的待测磁光介质样品后 ,光束的偏振面发生旋转. 进而再经磁光调制器调制, 并通过检偏测角仪后由光电二极管接收 .光电流经放大器放大后由示波器显示.依据马吕斯定律, 经检偏器后光电二极管接收到的光强为I (a) = I0 cos2a (1)式中: a 为起偏器和检偏器透光轴之间的夹角, , I0 为 a= 0 时的输出光强. 在2 个偏振器之间插入磁光调制器(通常由 1 块磁光介质和加在其上的沟通磁场所构成) . 设由交变电流产生的交变磁场 B 所引起的交变法拉第旋转角为,=sin t . (2)式中:0 是交变法拉第旋转角的幅度, 称为调制幅度. 因此,最终接收到的光强为. (3)明显I 为a 和的函数. 通常在测量时, 固定,此时探测到的信号将只随a 的变化而变化.ç，I æq )I0 1- cos (2sin t) 当 a=/ 2 时间强为 è 2= 2I0, (4)当 a= 0 时间强为I (0 , ) =0 1+ cos (220sin t) . (5)此时, I 为 t 的偶函数,形象地在示波器上表现为波形的频率变为调制频率 的 2 倍,故此方法命名为磁光调制倍频法.试验步骤： 将半导体激光器、起偏器、透镜、电磁铁、调制线圈、有测微机构的检偏器、光电接收器依次放置在光学导轨上； 在电磁铁磁头中间放入试验样品，将恒流电源与电磁铁相连，将主机上调制信号发生器局部的“示波器”端与示波器的“CH1”端相连；将激光器与主20机上“3V 输出”相连，调整激光器，使激光依次穿过各元件，并能够被光电接收器接收；将调制线圈与主机上调制信号发生器局部的“输出”端用音频线相连； 将光电接收器与主机上信号输入局部的“基频”端相连；用Q9 线连接选频放大局部的“基频”端与示波器的“CH2”端； 用示波器观看基频信号，旋转检偏器到消光位置四周，将光电接收器与主机上信号输入局部的“倍频”端相连，同时将示波器的“CH2”端与选频放大局部的“倍频”端相连，微调检偏器的侧微器到可以观看到稳定的倍频信号，读取此时检偏器的； 翻开恒流电源，给样品加上恒定磁场，可看到倍频信号发生变化，调整检偏器的侧微器至再次看到稳定的倍频信号，读取此时检偏器的，得到样品在该磁场下的偏转角=-；数据记录及处理：倍频法测量偏转角和中心磁场磁感应强度之间关系曲线，计算冕玻璃的费尔德常数。Dq60 ´ (202°55- 200°5)激光器起偏器透镜电磁铁调制线圈测角器探测器FD-MOC-A 磁光效应综合试验仪FD-MOC-A 磁光效应综合试验仪图 5.16.9图倍8频磁法光测调量制法倍拉频第法效测应量实法验拉装第置效连应接连示接意示意12Bd200°5202°55174mT20mmv =可得：Bd =0.174 ´ 2= 4.89 ´102弧分/ 特斯拉厘米21正交消光法测量法与磁光调制倍频法测量法的比较正交消光法测量法最简洁的一种测量方法，它是依据马吕斯定律直接进展测量 ,然而这种方法需要肉眼进展光强的极值推断,准确度无法保证.而磁光调制倍频法 ,通过在光路中参加调制线圈,实现了将肉眼对光强极值的推断转变为对条纹倍频位置的推断,提高了测量精度.结果争辩及方法改进1. 争辩：为起偏器和检偏器透光轴之间的夹角，是交变法拉第旋转角的幅度, 称为调制幅度。试验过程中，我们认为是不变的，只对倍频位置,即进展争辩, 而事实上对试验结果存在很大影响.在进展试验 3，观看波形的时候，我们观看到了信号的变化，除了倍频现象，我们还看到了畸变现象，可见，调制线圈的存在其调制幅度和影响试验效果。具体就本试验来看，由式(4) 理论计算得到的当分别等于/8, / 4 ,/ 2 ,2/ 3 时倍频信号与调制信号的相互关系，觉察随着磁光调制幅度的渐渐增大,接收到的光强的幅值也渐渐增大,且当从 0 增大到/ 2 (表现为 sin t 取值0 ,1 ) 时,幅值将不再连续增加. 而/ 4 时, 探测的波形才反映了调制器的实际波形,而当>/ 4 时,波形将发生畸变,且越大,畸变越严峻，对于本试验来说，打算准确度最重要的一点就是准确推断倍频的时刻，因此尽管无论取什么值, 当=/ 2 或=0 时都会消灭倍频位置,然而表现出的波形却不尽一样. 在试验中, 为了测量上的便利 ,需要清楚可辨的正 (余) 弦波形.所以只有当 / 4 时, 探测的波形才反映了调制器的实际波形, 才是我们所需要的。那么何为最抱负的大小呢？在试验测量过程中, 一方面为了得到清楚的倍频位置, 波形幅值应尽可能大, 此时需要增大;而另一方面,过大将造成波形畸变,又会对倍频位置推断造成影响. 抱负的应把握在/ 4 处,然而试验中调制幅度不行能被格外准确地定量把握,而且调制幅度还与磁光调制器内部具体的磁场大小以及所用磁光介质的费尔德常量有关. 所以, 试验中应边增大调制幅度边观看示波器上的波形 ,以调制幅度最大且又不发生波形畸变为标准。2. 改进从(4) 式和(5) 式还可以看出,=/ 2 或= 0 的位置波形频率加倍,是利用了 cos的偶函数性质,而与频率的大小无关, 因此,只要承受某些方法来实现22根底物理试验争辩性报告周期性的偏振变化,就都能够实现与磁光调制器完全一样的作用 , 实现磁光调制倍频法的试验测量, 这样就可以减小由于传统磁光调制器中的磁光介质性能的变化(如长期工作线圈发热等因素) 对试验结果产生的不良影响。此外,由于法拉第效应具有非