2022年法拉第旋光效应实验报告 .pdf
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1、法拉第旋光效应实验报告一 实验目的:1.了解和掌握法拉第效应的原理;2.了解和掌握法拉第效应的实验装置结构及实验原理;3.测量法拉第效应偏振面旋转角与外加磁场电流 I 的关系曲线。二实验仪器:LED 发光二极管或白光光源和滤波片 ,偏振片,透镜,直流励磁电源,导轨,偏振片,集成霍尔元件,稳压电源等。三 实验原理和操作步骤:天然旋光现象。当线偏振光通过某些透明物质(如石英、糖溶液、酒石酸溶液等)后其振动面将以光的传播方向为轴旋转一定的角度,这种现象称为旋光现象。1811 年阿拉果首先发现石英有旋光现象,以后毕奥J. B. Biot和其他人又发现许多有机液体和有机物溶液也具有旋光现象。凡能使线偏振
2、光振动面发生旋转的物质称为旋光物质,或称该物质具有旋光性 。图 3.1 石英的旋光现象如图 3.1 所示,1P 和 2P 分别为起偏器和检偏器正交。显然,在没有旋光物质时, 2P 后面的视场是暗的。当在1P 和 2P 之间加入旋光物质后2P 后的视场将变亮,将2P 旋转某一角度后,视场又将变暗。这说明线偏振光透过旋光物质后仍然是线偏振光,只是其振动面旋转了一个角度。振动面旋转的角度称为旋光度,用? 表示。线偏振光通过旋光晶体时,旋光度? 和晶体厚度d 成正比,即d ? = 式中, 是比例系数,与旋光晶体的性质、温度以及光的频率有关,称为该晶体的旋光率。不同的旋光物质可以使线偏振光的振动面向不同
3、的方向旋转人们对旋光方精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页向作下述约定:迎着光传播方向观察, 假设出射光振动面相对于入射光扳动面沿顺时针方向旋转为右旋; 沿逆时针方向旋转称为左旋 在图 3.1 中,假设在 1P 前加一个白色光源,由于不同波长的光旋转角度不同,因此到达2P 时有一部分光能透过去,有些光透不过去,有些能部分透过去,所以2P 后的视场是彩色的,旋转 2P 其法拉第旋光效应25 色彩会发生变化,这种现象叫做旋光色散。2. 旋光现象的菲涅耳解释。菲涅耳提出了一种唯象理论来解释物质的旋光性质。线偏振光可以分解为左
4、旋圆偏振光和右旋圆偏振光。 左旋圆偏振光和右旋圆偏振光以相同的角速度沿相反方向旋转, 它们合成为在一直线上振动的线偏振光。在旋光物质中左旋圆偏振光和右旋圆偏振光传播的相速度不相同。假定右旋圆偏振光在某旋光物质中传播速度比左旋圆偏振光的速度快,在旋光物质出射面处观察, 于右旋圆偏振光速度快, 因此右旋圆偏振光振幅旋转过的角度较大,在出射面处,两圆偏光合成的线偏振光PE 的振动方向比起原来 (进入旋光物质前 )的振动方向 0 PE 来,顺时针方向转过角度 ,这就是右旋。当材料中左旋圆偏振光的相速度较大时就是左旋光材料。3. 磁致旋光。前面介绍的是物质的天然旋光性,实际上,有些物质本身不具有旋光性,
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