物理研究性实验报告_法拉第磁光效应

基础物理实验研究性报告

法拉第磁光效应实验

院（系）名称 材料科学与工程

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实验编号：

S10

目录

摘要 (2)

关键词 (2)

第一部分：实验过程及结果 (2)

一：实验重点 (2)

二：实验原理 (2)

1．法拉第效应 (3)

2．法拉第效应的唯象解释 (3)

3．磁光调制原理 (7)

4．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：实验内容 (11)

1．电磁铁磁头中心磁场的测量（图5.16.7） (11)

2．正交消光法测量法拉第效应实验（图5.16.8） (12)

3．磁光调制实验（图5.16.9） (14)

五：注意事项 (15)

六：数据及其处理 (15)

1．电磁铁磁头中心磁场的测量 (15)

2．正交消光法测量法拉第效应实验 (16)

3．磁光调制实验 (17)

第二部分：实验后讨论分析 (19)

一：实验中误差来源与分析 (19)

二：我讨论的内容 (19)

第二种方法测量法拉第效应实验 (20)

三：磁光效应的应用 (23)

1 磁光调制器 (23)

2 磁光隔离器 (24)

3 磁光传感器 (24)

4 磁光记录 (24)

5 磁光环行器 (25)

四：实验后收获与感想 (25)

主要参考文献： (25)

摘要

本文对磁光效应实验的原理、步骤、仪

器进行了简要的介绍，并对实验数据进行处

理以及误差分析。另外根据我们研究的内

容，（1）本报告以“费尔德常数V 的测量”

实验为研究对象，除使用了“正交消光法”

外还研究了“调制倍频法”，同时对比讨论了两种方法的优缺点，并得出了一些结论。研究后还进一步改进了“调制倍频法”，使实验结果更准确。（2）本报告中举例说明磁光效应在我们生活中的应用。此外，我们深入理解实验，最后说明了实验的收获与感想。 关键词

法拉第效应、电磁感应强度、费尔德常数 调制倍频法

第一部分：实验过程及结果

一：实验重点

① 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。

② 法拉第效应实验：正交消光法检测法拉第旋光玻璃的费尔德常数。

③ 磁光调制实验：熟悉磁光调制的原理，理解倍频法精确测定消光位置。

④ 磁光调制倍频法研究法拉第效应，精确测量不同样品的费尔德常数。

二：实验原理

M.Faraday (1791-1876)

1．法拉第效应

实验表明，在磁场不是非常强时，如图5.16.1所示，偏振面旋转的角度θ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分量B 成正比，即：

θ=VBd（5.16.1）比例系数V由物质和工作波长决定，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θ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），θ与B不是简单的线性关系。

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，以顺着磁场观察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。

图5.16.2 法拉第效应的唯象解释

如果磁场的作用是使右旋圆偏振光的传播速度c / n R 和左旋圆偏振光的传播

速度c / n L 不等，于是通过厚度为d 的介质后，便产生不同的相位滞后：

d n R R λπ

?2= ， d n L L λπ

?2= （5.16.2）

式中λ 为真空中的波长。这里应注意，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 R 和E L ，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一致，我们又可以将它们合成起来考虑，即仍为线偏振光。从图上容易看出，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θ，其大小可以由图5.16.2(b)直接看出，因为

θ?θ?+=-L R （5.16.3）

所以

)(2

1

L R ??θ-= （5.16.4） 由（6.16.2）式得

d d n n F L

R ?=-=θλπθ)( （5.16.5） 当n R > n L 时，θ >0，表示右旋；当n R < n L 时，θ >0，表示左旋。假如n R 和n L 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)(L R F n n -=λ

πθ为单位长度上的旋转角，称为比法拉第旋转。因为在铁磁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单的正比关系，并且

存在磁饱和，所以通常用比法拉第旋转θ F 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λ 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n R 和n L 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讨论的范围，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

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

B dt r d e E e r k dt r d m ???

? ??--=+22 （5.16.6） 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是光波的电场对电子的作用，第二项是磁场作用于电子的洛仑兹力。为简化起见，略去了光波中磁场分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收峰的透明区时成立），因为这些小的效应对于理解法拉第效应的主要特征并不重要。

假定入射光波场具有通常的简谐波的时间变化形式e i ωt ，因为我们要求的特

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e i ωt ，因此式（5.16.6）可以写成

E m e B r m e i r -=?+-ωωω)(220 （5.16.7） 式中m k /0=ω，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

t i y t i x e iE e E E ωω+=

将式（5.16.7）写成分量形式

x E m e By m e i

x -=+-ωωω)(220 （5.16.8） y E m

e Bx m e i y -=--ωωω)(220 （5.16.9）

将式（5.16.9）乘i 并与式（5.16.8）相加可得

)()())((220y x iE E m

e iy x B m e iy x +-=+++-ωωω （5.16.10） 因此，电子振荡的复振幅为

)()(220y x iE E B e m e

iy x ++-=+ωωω （5.16.11）

设单位体积内有N 个电子，则介质的电极化强度矢量r Ne P -=。由宏观电动

力学的物质关系式E e P

χ0=（χ 为有效的极化率张量）可得

t i y x t

i e iE E e iy x Ne E r Ne E P ωωεεεχ)()(000++-=-== （5.16.12） 将式（5.16.10）代入式（5.16.12）得到

B m

e m Ne ωωωεχ+-=22002/ （5.16.13） 令ωc =eB /m （ωc 称为回旋加速角频率），则

c m Ne ωωωωεχ+-=2200

2/ （5.16.14）

由于χεε+==1/02n ，因此

c R m Ne n ωωωωε+-+=2200

22/1 （5.16.15）

对于可见光，ω 为（2.5-4.7）?1015s -1，当B =1T 时，ωc ≈1.7?1011s -1 <<ω，这种情况下式（5.16.15）可以表示为

220022)(/1ω

ωωε-++=L R m Ne n （5.16.16） 式中ωL = ωc /2=(e /2m )B ,为电子轨道磁矩在外磁场中经典拉莫尔（Larmor ）进动频率。

若入射光改为左旋圆偏振光，结果只是使ωL 前的符号改变，即有

220022)(/1ω

ωωε--+=L L m Ne n （5.16.17） 对比无磁场时的色散公式

2200

22/1ωωε-+=m Ne n （5.16.18）

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ω0变成ω0±ωL ，这正对应于吸收光谱的塞曼效应；二是由于ω0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相同的，尤其在ω 接近ω0时，差别更为突出，这便是法拉第效应。由此看来，法拉第效应和吸收光谱的塞曼效应是起源于同一物理过程。

实际上，通常n L 、n R 和n 相差甚微，近似有

n

n n n n L R R L 222-≈- （5.16.19） 由式（5.16.5）得到

)(L R n n d -=λ

πθ

（5.16.20） 将式（5.16.19）代入上式得到

n

n n d L R 222-?=λπθ （5.16.21） 将式（5.16.16）、式（5.16.17）、式（5.16.18）代入上式得到

B n cm Ne d ?-?-=2

220223)(120ωωεωθ （5.16.22） 由于22ωω<

2

2002)(ωωωεω-=n m Ne d dn （5.16.23） 由式（5.16.22）和式（5.16.23）可以得到

B d dn m e c B d dn m e c d ????=???-=λ

λωωθ

2121 （5.16.24） 式中λ 为观测波长，

λd dn 为介质在无磁场时的色散。在上述推导中，左旋和右旋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相同或相反无关。因此，法拉第效应便有与自然旋光现象完全不同的不可逆性。

3．磁光调制原理

根据马吕斯定律，如果不计光损耗，则通过起偏器，经检偏器输出的光强为

α20cos I I = （5.16.25）

式中，I 0为起偏器同检偏器的透光轴之间夹角α =0或α =π 时的输出光强。若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B =B 0sin ωt ，能够使磁光调制晶体产生交变的振动面转角θ= θ0sin ωt ，θ0称为调制角幅度。此时输出光强由式（5.16.25）变为

)sin (cos )(cos 02020t I I I ωθαθα+=+= （5.16.26）

由式（5.16.26）可知，当α 一定时，输出光强I 仅随θ 变化，因为θ 是受交变磁场B 或信号电流i =i 0sin ωt 控制的，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，这就是磁光调制的基本原理。

图5.16.3 磁光调制装置

根据倍角三角函数公式由式（5.16.26）可以得到

[])(2cos 12

10θα++=I I （5.16.27） 显然，在 900≤+≤θα的条件下，当θ=-θ0 时输出光强最大，即

[])(2cos 12

00max θα-+=I I （5.16.28） 当θ=θ0时，输出光强最小，即

[])(2cos 12

00min θα++=I I （5.16.29） 定义光强的调制幅度

min max I I A -≡ （5.16.30）

由式（5.16.28）和式（5.16.29）代入上式得到

θα2sin 2sin 0I A = （5.16.31）

由上式可以看出，在调制角幅度θ0一定的情况下，当起偏器和检偏器透光轴夹角α=45?时，光强调制幅度最大

00max 2sin θI A = （5.16.32）

所以，在做磁光调制实验时，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

)2sin 1(2

045θα-==I I （5.16.33） 当α=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

θα2090sin I I == （5.16.34）

当α=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

θα200cos I I == （5.16.35）

若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，就可以观察到被调制了的信号。当α=45?时，在示波器上观察到调制幅度最大的信号，当α=0?或α=90?，在示波器上可以观察到由式（5.16.34）和式（5.16.35）决定的倍频信号。但是因为θ一般都很小，由式（5.16.34）和式（5.16.35）可知，输出倍频信号的幅度分别接近于直流分量0或I 0。

三：仪器介绍

FD-MOC-A 磁光效应综合实验仪包括：导轨滑块光学部件、两个控制主机、

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。

图5.16.4 实验装置图

两个控制主机共包括五部分：特斯拉计、调制信号发生器、激光器电源、光

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。

1．调零旋钮 2．接特斯拉计探头 3．调节信号频率 4．调节信号幅度 5．接示波器，观察调制信号

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) 控制主机（特斯拉计）

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，观察基频信号6．接示波器，观察倍频信号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) 控制主机（光功率计）

四：实验内容

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，注意：一般情况下，电磁铁两线圈并联(应预先判断单个磁极的方向)。

②调节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），并使磁头间隙为一定数值，如：20mm或者10mm。

③将特斯拉计探头与装有特斯拉计的磁光效应综合实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。

④ 调节直流稳压电源的电流调节电位器，使电流逐渐增大，并记录不同电流

情况下的磁感应强度。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原因。

2．正交消光法测量法拉第效应实验（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；

② 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；

激光器上海复旦天欣科教仪器有限公司

FD-MOC-A 磁光效应综合实验仪

特斯拉计

mT

调零探头频率幅度示波器输出DC 3V 信号发生器电源

控制主机（特斯拉计）电磁铁直流稳压电源

图5 磁场测量装置连接示意

图5.16.6 磁场测量实验装置连接示意

③ 将恒流电源与电磁铁相连（注意电磁铁两个线圈一般选择并联）；

④ 在磁头中间放入实验样品，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。

⑤ 调节激光器，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，调节激光器，使激光斑正好入射进光电探测器（可以调节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（可以换档调节），这样调节是因为，半导体激光器输出的是部分偏振光，所以实验前应该使起偏器的起偏方向和激光器的振动方向较强的方向一致，这样输出光强最大，以后的实验中就可以固定起偏器的方向。

⑥ 由于半导体激光器为部分偏振光，可调节起偏器来调节输入光强的大小；调节检偏器，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θ1；

⑦ 打开恒流电源，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θ2，得到样品在该磁场下的偏转角θ=θ2-θ1；

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 ，根据公式：θ=VBd ，可以求出该样品的费尔德常数V 。 激光器上海复旦天欣科教仪器有限公司FD -MOC -A 磁光效应综合实验仪特斯拉计

mT

调零探头频率幅度示波器输出DC 3V 信号发生器电源电源

基频倍频选频放大倍频基频信号输入上海复旦天欣科教仪器有限公司

FD -MOC -A 磁光效应综合实验仪

调零输入2uW 20uW 200uW 2mW 光功率计激光器起偏器透镜电磁铁检偏器探测器

控制主机（特斯拉计）控制主机（光功率计）

直流稳压电源

图5.16.7 正交消光法测量法拉第效应实验装置连接示意

3．磁光调制实验（图5.16.8）

① 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；

② 将主机上调制信号发生器部分的“示波器”端与示波器的“CH1”端相连，观察调制信号，调节“幅度”旋钮可调节调制信号的大小，注意不要使调制信号变形(即不失真),调节“频率”旋钮可微调调制信号的频率；

③ 将激光器与主机上“3V 输出”相连，调节激光器，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；

④ 将调制线圈与主机上调制信号发生器部分的“输出”端用音频线相连； ⑤ 将光电接收器与主机上信号输入部分的“基频”端相连；用Q9线连接选频放大部分的“基频”端与示波器的“CH2”端；

⑥ 用示波器观察基频信号，调节调制信号发生器部分的“频率”旋钮，使基频信号最强，调节检偏器与起偏器的夹角，观察基频信号的变化；

⑦ 调节检偏器到消光位置附近，将光电接收器与主机上信号输入部分的“倍频”端相连，同时将示波器的“CH2”端与选频放大部分的“倍频”端相连，调节调制信号发生器部分的“频率”旋钮，使倍频信号最强，微调检偏器，观察信号变化，当检偏器与起偏器正交时，即消光位置，可以观察到稳定的倍频信号。 图7 磁光调制实验连接示意

电源信号发生器DC 3V 输出示波器幅度频率探头调零mT

特斯拉计

FD-MOC-A 磁光效应综合实验仪

上海复旦天欣科教仪器有限公司激光器电源

基频倍频选频放大倍频基频信号输入上海复旦天欣科教仪器有限公司

FD-MOC-A 磁光效应综合实验仪调零输入2uW 20uW 200uW 2mW 光功率计激光器起偏器调制线圈测角器探测器

图5.16.8 磁光调制实验装置连接示意

五：注意事项

①实验时不要将直流的大光强信号直接输入进选频放大器，以避免对放大器的损坏。

②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，即将角位移转化为直线位移，实现角度的精确测量。

③实验仪的电磁铁的两个磁头间距可以调节，这样不同宽度的样品均可以放置于磁场中间，并且实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。

④实验结束后，将实验样品及各元件取下，依次放入手提零件箱内。注意不要用手触摸样品的透光面。

⑤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

用时应加倍小心。

⑥实验时应注意直流稳压电源和电磁铁不要靠近示波器，因为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。

⑦用正交消光法测量样品费尔德常数时，必须注意加磁场后要求保证样品在磁场中的位置不发生变化，否则光路改变会影响到测量结果。

⑧完成实验时，注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实验。

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B~I关系式。

I(A) 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 B 1

(mT)

D 1=20(mm) 0 18 34 49 68 83 119 118 131 146 160 B 2

(mT)

D 2=10(mm) 8 53 91 141 186 222 259 301 328 372 391

I(A) 2.20 2.40 2.60 2.80 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 B 1

(mT)

D 1=20(mm) 172 180 185 192 198 203 209 212 215 219 B 2

(mT) D 2=10(mm) 418 432 451 461 471 483 491 501 509 516

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（0.64,50）（1.24,100），可求的K=83.3,令y=B/mT, x=I/A ，有

y=83.3*x

2．正交消光法测量法拉第效应实验

测量法拉第旋光玻璃的费尔德常数V 并计算不确定度。

θ1

33° 80° 82° θ2

37° 77° 79° Δθ

4° 3° 3° B

114mT

θ=()()()()()()()厘米

特斯拉弧分厘米

特斯拉弧分厘米特斯拉弧分??±=∴??==+===?

=+=?==?=?=

?=??==?=++=

∑/1003.020.2/10029.013.058.03

1439.029.03

5.033.023-/204.279

6.0114.06033.333.33

334332

222222i a v v u B B u u v v u mt mt B u Bd V b b b a θθθθθθθθθθθ 3．磁光调制实验

记录调制波形，根据磁光调制原理分析原因。

A ．最大振幅处：

B．中间部分

C．最小振幅处：

D．倍频处：

E．李萨如图形：

产生磁光的原因分析：

根据马吕斯定律，通过光强为I=I0cos2a可得：当a=0°或者a=π时，输出光强为I0 。当加入励磁线圈后，磁光调制晶体和倍频信号源组成倍频调制器，输出光强I=I0cos2(a+θ0sinwt)，此时当a一定时，输出光强随θ的改变而改变，从而使得信号电流产生的光震动面旋转，转化成光的强度调制，有：a=0°时，I=I0cos2θ,当a=45°时，I=I0/2(1-sin2θ),当a=90°时，I=I0sin2a.

第二部分：实验后讨论分析

一：实验中误差来源与分析

在实验一电磁铁磁头中心磁场的测量中，实验仪器和不正确的实验操作都可能产生实验误差，其中如果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，如果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实验，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，这对于实验结果至关重要。

二：我们讨论的内容

法拉第效应实验报告

法拉第效应 一．实验目的 1．初步了解法拉第效应的经典理论。 2．初步掌握进行磁光测量的方法。 二．实验原理 1．法拉第效应 实验表明，偏振面的磁致偏转可以这样定量描述：当磁场不是很强时，振动面旋转的角度F θ与光波在介质中走过的路程l 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量H B 成正比，这个规律又叫法拉第一费尔得定律，即 F H VB l θ= ()1 比例系数V 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔得常数，它与光频和温度有关。几乎所有的物质都有法拉第效应，但一般都很不显著。不同物质的振动面旋转的方向可能不同。一般规定：旋转方向与产生磁场的螺线管中电流方向一致的，叫正旋（0V >）反之叫负旋（0V <）。 法拉第效应与自然旋光不同，在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面相对于实验室坐标的旋转方向，只由B 的方向决定和光的传播方向无关，这个光学过程是不可逆的。光线往返一周，旋光角将倍增。而自然旋光则是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。与自然旋光类似，法拉第效应也有色散。含有三价稀土离子的玻璃，费尔德常数可近似表示为： ()1 22t V K λλ-=- ()2 这里K 是透射光波长t λ，有效的电偶极矩阵元，温度和浓度等物理量的函数，但是与入射波长λ无关。这种V 值随波长而变的现象称为旋光色散。 2．法拉第效应的经典理论 从光波在介质中传播的图像看，法拉第效应可以这样理解:一束平行于磁场方向传播的平面偏振光，可以看作是两柬等幅的左旋和右旋偏振光的叠加，左旋和右旋是相对于磁场方向而言的。介质中受原子核束缚的电子在人射光的两旋转电矢量作用下，作稳态的圆周运动。在与电子轨道平面相垂直的方向上加一个磁场B ，则在电子上将引起径向力M F ，力的方向决定于光的旋转方向和磁场方向。因此，电子所受的总径向力可以有两个不同的值。轨道半径

物理实验研究性实验报告——钠黄光双线波长差的测量及其应用概要

研究型实验报告 院（系）名称机械工程及自动化学院专业名称机械工程及自动化 实验作者学生姓名学生学号第一作者王路明11071172 第二作者马天行11071160 第三作者吴宏宇11071167

钠黄光双线波长差的测量及其应用 王路明11071172 马天行11071160 吴宏宇11071167 摘要：迈克逊干涉仪是一种精密干涉仪，其测量结果可精确到与波长相比拟。本文从实验的原理和方法等方面对用此仪器精确测定钠黄双线差及钠的相干长度进行了讨论， 并用实验数据验证了理论值，达到了预期的效果。 关键词：迈克尔逊干涉仪，双线波长差，钠黄光，光程差，玻璃折射率， 一．实验基本要求 1．掌握迈克尔逊干涉仪的工作原理和结构，学会它的调整方法和技巧； 2．利用干涉条纹变化的特点测定光源波长； 3．了解光源的非单色性对干涉条纹的影响； 4．学会用迈克尔逊干涉仪测透明玻璃片折射率。 二．仪器简介 He 激光器、钠光灯、毛玻璃、扩束镜、千分尺、透明玻璃等迈克尔逊干涉仪、Ne 三．实验原理 迈克尔逊干涉仪是l883年美国物理学家迈克尔逊（A.A.Michelson）和莫雷（E.W.Morley）合作，为研究“以太漂移实验而设计制造出来的精密光学仪器。用它可以高度准确地测定微小长度、光的波长、透明体的折射率等。后人利用该仪器的原理，研究出了多种专用干涉仪，这

些干涉仪在近代物理和近代计量技术中被广泛应用。 1.波长差的测量 钠黄光中包含波长为λ1=589.6nm 和λ2=589.0nm 的两条黄谱线，当用它做光源时，两条谱线形成各自的干涉条纹，在视场中的两套干涉条纹相互叠加。由于波长不同，同级条纹之间会产生错位，当变化两束光的光程差时，干涉条纹的清晰度发生周期性变化 ()() L k I L I ?+=?101cos 1()() L k I L I ?+=?202cos 1 ? ?? ?? ???? ???+???? ????+=L k k L k I I 2cos 2cos 1221021k k k -=? 衬比度：?? ? ????=L k 2cos γ半周期：λ λ?≈ ?22 0L L ? γ 图1.钠黄光双线结构使干涉条纹的衬比度随ΔL 做周期性变化 在视场E 中心处λ 1 和λ2两种单色光干涉条纹相互叠加。若逐渐增大镜M1与M2的间距d ，当λ1得第k1级亮纹和的第k2级暗纹相重合时，叠加而成的干涉条纹清晰度最低，此时增大d ，条纹由逐渐清晰，直到光程差δ的改变达到 22112λ2 1 k λk 2d δ）（+=== （1） 时，叠加而成的干涉条纹再次变得模糊。可得 2112λ1m m λd d 2）（）（+==-（2） 则λ1和λ2的波长差为 Δd 2λλλ-λΔλ2 121= = （3） Δd=d2-d1 ，当λ1和λ2的波长差相差很小时，λ2 λλλλ2 121=+= (λ=589.3nm )， 则可得 d 22 21?=-=? λ λλλ （4）

【实验报告】近代物理实验教程的实验报告

近代物理实验教程的实验报告 时间过得真快啊！我以为自己还有很多时间，只是当一个睁眼闭眼的瞬间，一个学期都快结束了，现在我们为一学期的大学物理实验就要画上一个圆满的句号了，本学期从第二周开设了近代物理实验课程，在三个多月的实验中我明白了近代物理实验是一门综合性和技术性很强的课程，回顾这一学期的学习，感觉十分的充实，通过亲自动手，使我进一步了解了物理实验的基本过程和基本方法，为我今后的学习和工作奠定了良好的实验基础。我们所做的实验基本上都是在物理学发展过程中起到决定性作用的著名实验，以及体现科学实验中不可缺少的现代实验技术的实验。它们是我受到了著名物理学家的物理思想和探索精神的熏陶，激发了我的探索和创新精神。同时近代物理实验也是一门包括物理、应用物理、材料科学、光电子科学与技术等系的重要专业技术基础物理实验课程也是我们物理系的专业必修课程。 我们本来每个人要做共八个实验，后来由于时间关系做了七个实验，我做的七个实验分别是：光纤通讯，光学多道与氢氘，法拉第效应，液晶物性，非线性电路与混沌，高温超导，塞满效应，下面我对每个实验及心得体会做些简单介绍： 一、光纤通讯：本实验主要是通过对光纤的一些特性的探究（包括对光纤耦合效率的测量，光纤数值孔径的测量以及对塑料光纤光纤损耗的测量与计算），了解光纤光学的基础知识。探究相位调制型温度传感器的干涉条纹随温度的变化的移动情况，模拟语电话光通信， 了解光纤语音通信的基本原理和系统构成。老师讲的也很清楚，本试验在操作上并不是很困难，很易于实现，易于成功。

二、光学多道与氢氘：本实验利用光学多道分析仪，从巴尔末公式出发研究氢氘光谱，了解其谱线特点，并学习光学多道仪的使用方法及基本的光谱学技术通过此次实验得出了氢原子和氘原子在巴尔末系下的光谱波长，并利用测得的波长值计算出了氢氘的里德伯常量，得到了氢氘光谱的各光谱项及巴耳末系跃迁能级图，计算得出了质子和电子的质量之比。个人觉得这个实验有点太智能化，建议锻炼操作的部分能有所加强。对于一些仪器的原理在实验中没有体现。如果有所体现会比较容易使学生深入理解。数据处理有些麻烦。不过这也正是好好提高自己的分析数据、处理数据能力的好时候、更是理论联系实际的桥梁。 三、法拉第效应：本实验中，我们首先对磁场进行了均匀性测定，进一步测量了磁场和励磁电流之间的关系，利用磁场和励磁电流之间的线性关系，用电流表征磁场的大小；再利用磁光调制器和示波器，采用倍频法找出ZF6、MR3－2样品在不同强度的旋光角θ和磁场强度B的关系，并计算费尔德常数；最后利用MR3样品和石英晶体区分自然旋光和磁致旋光，验证磁致旋光的非互易性。 四p液晶物性：本实验主要是通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。本实验中我们研究了液晶的基本物理性质 和电光效应等。发现液晶的双折射现象会对旋光角的大小产生的影响，在实验中通过测量液晶盒两面锚泊方向的差值，得到液晶盒扭曲角的大小为125度；测量了液晶的响应时间。观察液晶光栅的衍射现象，在“常黑模式”和“常白模式”下分别测量了液晶升压和降压过程的电光响应曲线，求得了阈值电压、饱

法拉第效应与磁光调制实验

法拉第效应与磁光调制实验 1845年，法拉第（M.Faraday）在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向上加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究。之后费尔德（Verdet）对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现了法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。 法拉第效应有许多重要的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值越来越受到重视。如用于光纤通讯中的磁光隔离器，是应用法拉第效应中偏振面的旋转只取决于磁场的方向，而与光的传播方向无关，这样使光沿规定的方向通过同时阻挡反方向传播的光，从而减少光 于激光多级放大和高分辨率的纤中器件表面反射光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛应用Array激光光谱，激光选模等技术中。在磁场测量方面，利用法拉第 效应驰豫时间短的特点制成的磁光效应磁强计可以测量脉冲 强磁场、交变强磁场。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，可以测量几千安培的大电流和几兆伏 的高压电流。 磁光调制主要应用于光偏振微小旋转角的测量技术，它是 通过测量光束经过某种物质时偏振面的旋转角度来测量物质 的活性，这种测量旋光的技术在科学研究、工业和医疗中有广 泛的用途，在生物和化学领域以及新兴的生命科学领域中也是 重要的测量手段。如物质的纯度控制、糖分测定；不对称合成 M.Faraday(1791－1876) 化合物的纯度测定；制药业中的产物分析和纯度检测；医疗和 生化中酶作用的研究；生命科学中研究核糖和核酸以及生命物质中左旋氨基酸的测量；人体血液中或尿液中糖份的测定等。 一、实验目的 1. 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。 2. 法拉第效应实验：正交消光法检测法拉第磁光玻璃的费尔德常数。 3. 磁光调制实验：熟悉磁光调制的原理，用倍频法精确测定消光位置；精确测量不同样品 的费尔德常数。 二、实验原理 1、法拉第效应 实验表明，在磁场不是非常强时，如图1所示，偏振面旋转的角度θ与光波在介质中走 d B成正比，即： 过的路程及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量 θ （1） = VBd 比例系数V由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔德（Verdet）常数。附录中，表1为几种物质的费尔德常数。几乎所有物质（包括气体、液体、固体）都

初中物理课实验教学模式探究结题报告

初中物理实验课教学模式研究课题结题报告 我们课题组教师在教研组长王海军主任的领导下，在各级领导的关怀下，在理科组全体老师的努力下，本着自主合作的原则，以《初中物理实验课教学模式研究》为课题进行有效的探索。 一、课题提出的背景 我国多年来受应试教育的影响，使教师和学生在思想上、观念上存在着重理论、轻实验；重实验结论、轻实验过程的倾向。针对目前课堂教学中普遍存在的问题，如演示实验通常由教师独揽，学生没有动手操作机会；用“做实验题”代替“做实验”等现象。 初中物理新课程力求贴近学生生活，并将其应用于社会生活的实际，使学生体会科学技术与社会的关系；强调以物理知识和技能为载体，让学生亲历科学探究的过程，在此过程中学习科学探究的方法，培养学生科学探究精神、实践能力、创新意识。注意将科学技术的新成就引入物理课程。 我们为什么要提出这一课题呢？ 第一、科学探究是物理课程标准提出的新要求，是物理新课程的一大突出特征，而实验教学活动是物理课程中科学探究的重要组成部分。在课程标准中，科学探究是与科学内容并列并处于上位的内容，因而，科学探究贯穿于新课程始终。 科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。 基础课的实验课堂应当也必然是开展探究活动重要阵地。

在课堂教学中，学生需要实验过程的体验来激发兴趣、感受方法，学生也需要实验的结果来获得愉悦，满足成就感。物理课堂实验教学不是忽视物理知识的学习，而是注重了学生对物理知识的自主建构过程，实验教学与知识的建构是在同一过程中发生的。所以学生课堂上的实验活动是需要设计的，这种设计并不是将学生带入一个固有的套路中，而是教师要提供给学生适当的器材，对学生可能遇到的困难有所思考和估计，在活动中给予学生必要的指导和帮助。 第二、课程改革越来越注重学生学习积极性的调动，重视人的发展和培养，注重人文主义的教育。它的最大特点就是不是仅注重知识研究的结果，而是更重视研究知识的过程；不是仅注重知识的传授，而是更重视学生自主学习知识的能力；不是课堂上教师为中心，而是重视师生的互动性学习、探究性学习。与时俱进的形势要求我们冷静思考，如何进行这一课题的研究。 第三、科研应该为实践服务，我们的实践是实验教学，也就是说，要通过我们教师的实验教学，有效地提高学生的知识水平，能力水平，提升我们整体水平，能在新课程改革中取得实质性的好成绩，那就不会辜负父老乡亲对我们的厚望。从这一点上说，我们更应该实事求是，认真地去进行这一课题的研究。 二、课题研究的目的和意义 1．对初中物理实验教学进行重新定位和认识。本研究将使我校一线物理教师对于如何开展实验探究教学七大环节、如何备课评课、如何开展物理教学研究给予理论和实践的指导和定位。

最新法拉第旋光效应实验报告资料

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 α ? = （3.1）式中，α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的方向旋转．人们对旋光方

向作下述约定： 迎着光传播方向观察，若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，若在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θ，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，但在磁场作用下就有旋光性了，就是前面介绍的法拉第旋光效应，也叫磁致旋光效应。磁致旋光中振动面的旋转角?和样品长度L 及磁感应强度B 成正比，即有VLB = ?（3.2）式中V 是—个与物质的性质、光的频率有关的常数，称为维尔德(Verdet)常数。某些物质的维尔德磁致旋光也有左右之分．我们规定：当光的传播方向和磁场方向平行时迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转(逆时针)，则维尔德常数为正。旋光现象的唯象解释 近代物理实验讲义 4. 磁致旋光的经典唯象解释。 可以用唯象模型来说明磁致旋光效应。电子在左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的电场作用下作左旋和右旋圆周运动，电子运动平面与磁场垂直。电子在磁场中受到洛仑兹力，其方向向着电子轨道中心或背着轨道中心，视速度的方向而定注意：电子本身带负电荷。在洛仑兹力向着轨道中心的情况中，电子受到的向心力增加，电子旋转速率增大。在洛仑兹力背向轨道中心的情况中，电子旋转变慢。电子旋转快慢的变化影响了圆偏振光电场矢量旋转角速度。当光从磁光媒质出射时重新合成线偏振光。由于在媒质中左旋和右旋的速率不同，合成偏振光的振动面转过了一个角度。从图上可以看出，电子旋转速率变化只决定于磁场方向与电子旋转方向，而与光的传播方向无关。值得注意的是，天然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，而磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，而决定于外加磁场的方向。如图 3.5 所示，若将出射光再反射回晶体，则通过天然旋光晶体的线偏光沿原路返回后振动面将回复原位，而通过磁致旋光晶体的线偏光将继续旋光，其振动面与原振动面夹角更大。磁致旋转现象是由于外磁场存在时物质的原子或分子中的电子进动而引起的。这种进动的结果，使物体对顺时针与逆时针的圆偏振光产生不同的折射率。因此方向不同的圆偏振光的传播速度不同，引起了振动面的旋转。 四．

81 法拉第磁光效应

§8.1 法拉第磁光效应 法拉第磁光效应是一种通过外加电磁场方式产生旋光现象的实验现象，充分反应了光与物质之间的相互作用。磁光效应在许多领域都有着广泛应用，如强磁场测量、磁光材料等。 【实验目的】 了解法拉第磁光效应的基本规律； 学习掌握使用光传感器及虚拟仪器软件测量Verdet 常数的方法。 【实验原理】 观察法拉第效应的装置如下图所示，由起偏器P1产生线偏振光，光线穿过带孔的电磁铁，沿着（或逆着）磁场方向透过样品，当励磁线圈中没有电流（无磁场）时，使检偏器P2的偏振方向与P1正交，这时发生消光现象。这表明，振动面在样品中没有旋转，通过励磁电流产生强磁场后，则发现必须将P2的振动方向转过角?，才出现消光，这表明，振动面在样品中转过了?，这就是磁致旋光或法拉第效应。对于给定的物质，振动面的旋转与样品的长度l 、磁感应强度B 成正比。 V l B ??=Δ? 其中比例系数V 叫做Verdet 常数。 由原子物理的有关知识，可得： 2e dn V mc d l l = 其中：e,m 为电子电荷和质量，c 为光速，n 为光在透明介质中的折射率，它是波长λ的函数n(λ)，这个定义适合广泛的光谱范围。 对于重火石玻璃 14 231.810 ()dn m d l l -￥= 因此V 正比于1/λ2: 14 2 1.8102e V mc l -￥=-? (3)

荷质比e/m 可以根据纯光学测量和已知光速计算得到。在一些物质中用这种方法得到的e/m 值和理论值符合得很好，说明在这些物质中，法拉第效应是由于电子得本征振动引起的。在这个实验中，磁场的强度不足以使方程（1）和（2）发生数量级的变化。所以我们只做以下的工作。 Δ和磁场B的关系。 a）验证? b)证明Verdet常数随波长增加而减少。 将细绳交叉着系在检偏片上，并将它们装在量角器上，这样就能精确的确定光转过的角度。 所有偏振片的设置多可以通过这种方法读出。 【实验仪器】 100W 汞灯偏振片线圈高斯计单色滤光片光传感器虚拟仪器 【实验内容】 1 实验装置调整 如下图，将绳系在检偏器上，参照检偏器的量角器使绳处于正确的位置和角度，最好用丝绳。将变压器放在基坐上，使基坐的点相对。 安装汞灯：用100w的灯泡和反射器，在照片滑板上装上热绝缘的过滤片。 光路调节（图2）：首先将装置安装成没有偏振片（2）透镜（4）的方式。打开汞灯，通过聚光器在墙上形成灯丝的像，调节光源和磁极使光线尽可能的通过磁极的孔，将重火石玻璃放在光路中，用两个磁极夹住它，但手不要碰到它透光面，然后将磁极固定住。在光轴上放上透镜（4）。调节带有细绳的检偏器（5）和透镜（4）的距离，使得检偏——滤光片能被照亮。插入起偏片（2）。 2 校正B＝f（I）；I为线圈电流 拿开重火石玻璃，用高斯计测量测量两磁极间的场强B，光传感器及虚拟仪器软件测线圈中的电流I，作B－I图。 3 磁场B和偏振盘的旋角?Δ的关系。（方程（1））。

初中物理探究性实验问卷调查报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除初中物理探究性实验问卷调查报告 篇一：大通县初中物理实验教学问卷调查及分析报告 学生问卷调查表(后期) 亲爱的同学： 你们好！物理是一门以实验为基础的自然学科，实验是物理学习的重要内容，为此，我 县初中物理学科组在部分学校开展了有关实验教学的研究，现在研究工作已接近尾声，借此，我们想了解全县实验教学的状况及实验学校的研究效果，以更好地开展今后的实验教学工作，希望能了解到你个人的一些理解和想法。本问卷采取不记名方式，请你认真逐条填写，并在你意见一致的“□”里打“√”，谢谢你的合作。 19、对于将要学习的探究实验，你希望老师先讲后让你们去做，还是希望先让你们尝试去探究？ 20、在科学探究的学习过程中，对你来说最难解决或最困难的环节是什么？请你简要回答。 21、在科学探究的学习过程中，你对老师有什么建议或

意见？请简要回答。 大通县初中物理科学探究教学问卷调查分析报告(后期)20XX年5月大通县初中物理学科组基于目前我县实验教学比较薄弱的现 实，申报了市级课题《基于课标的初中物理科学探究教学的研究与实践》，课题组经过两年的研究与实践，积累了一定的经验，也取得了一定的成绩，为了全面检验课题的研究成果，更好地开展今后的实验教学工作，我们在全县实验学校和非实验学校进行了大面积地问卷调查，现将调查情况汇总如下： 一、问卷调查对象：全县所有初中学校八、九年级学生中抽样调查。 二、问卷调查时间：20XX年12月20日——12月30日 三、问卷调查目的： 1、了解全县开展科学探究实验教学的状况。 2、通过对比非实验学校和实验学校的学生问卷，了解课题实施的效果。 3、根据学生的答卷，分析全县科学探究实验教学现状，为以后更好的开展 实验教学把握方向。 四、问卷调查方式： 由班主任简明向学生说明调查的目的和内容，后组织学

北航物理研究性实验报告——示波器

北航物理研究性实验报告 专题：模拟示波器的使用及其应用 学号：10151192 班级：101517

姓名：王波 目录 目录 (2) 摘要 (3) 一．实验目的 (3) 二．实验原理 (3) 1.模拟示波器简介 (3) 2.示波器的应用 (6) 三．实验仪器 (6) 四．实验步骤 (7) 1.模拟示波器的使用 (7) 2.声速测量 (8) 五．数据记录与处理 (8) 六．讨论 (10)

摘要 示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，它能直观、动态地显示电压信号随时间变化的波形，便于人们研究各种电现象的变化过程，并可直接测量信号的幅度、频率以及信号之间相位关系等各种参数。示波器是观察电路实验现象、分析实验中的问题、测量实验结果的重要仪器，也是调试、检验、修理和制作各种电子仪表、设备时不可或缺的工具。 一．实验目的 1.了解示波器的主要结构和波形显示及参数测量的基本原理，掌握 示波器、信号发生器的使用方法； 2.学习用示波器观察波形以及测量电压、周期和频率的方法； 3.学会用连续波方法测量空气速度，加深对共振、相位等概念的理 解； 4.用示波器研究电信号谐振频率、二极管的伏安特性曲线、同轴电 缆中电信号传播速度等测量方法。 二．实验原理

1.模拟示波器简介 模拟示波器是利用电子示波管的特性，将人眼无法直接观测的交变电信号转换成图像并显示在荧光屏上以便测量和分析的电子仪器。它主要由阴极射线示波管，扫描、触发系统，放大系统，电源系统四部分组成。 示波管结构图 （1）工作原理 模拟示波器的基本工作原理是：被测信号经Y轴衰减后送至Y1放大器，经延迟级后到Y2放大器，信号放大后加到示波管的Y轴偏转板上。 若Y轴所加信号为图所示的正弦信号，X输入开关S切换到“外”输入，且X轴没有输入信号，则光点在荧光屏竖直方向上按正弦规律上下运动，随着Y轴方向信号的提高，由于视觉暂留，在荧光屏上显示一条竖直扫描线。同理，如在X轴所加信号为锯齿波信号，且Y轴没有输入信号，则光点在荧光屏上显示一条水平直线。

法拉第效应

法拉第效应 1845年8月，英国科学家法拉第发现原来没有旋光性的重玻璃在强磁场作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转。磁致旋光效应后来称为法拉第效应。法拉第效应有许多应用，特别是在激光技术中制造光调制器、光隔离器和光频环行器，在半导体物理中测量有效质量、迁移率等。 一、实验目的 1． 了解法拉第效应的原理； 2． 观察线偏振光在磁场中偏振面旋转的现象，确定维尔德（Verdet ）常数； 3． 验证偏振面旋转角度、光波波长和磁场强度间的关系。 二、实验器材 12v/100w 卤素灯、法拉第效应实验仪、光电器件及平衡指示仪、 三、实验原理 介质因外加磁场而改变其光学性质的现象称之为磁光效应。其中，光通过处于磁场中的物质时偏振面发生旋转的效应较为重要，我们称这种偏振面的磁致旋转效应为法拉第效应（Faraday effect ）。它与克尔效应一起揭示了光的电磁本质，是光的电磁理论的实验基础。法拉第在寻找磁与光现象的联系时首先发现了线偏振光在通过处于磁场当中的各向同性介质时其偏振面发生旋转的现象。在磁场不是非常强时，偏振面的旋转角度?? 与介质的厚度S 及磁感应强度在光的传播方向上的分量B 成正比 VBS =?? （1） 比例系数V 成为维尔德（Verdet ）常数，它取决于光的波长和色散关系，一般物质的维尔德常数比较小，表1给出了几种材料的维尔德常数V 。 法拉第效应与自然旋光不同。在法拉第效应中对于给定的物质，光矢量的旋转方向只由磁场的方向决定，而与光的传播方向无关，即当光线经样品物质往返一周时，旋光角将倍增。 线偏振光可看作两个相反偏振量σ+和σ –的圆偏振光的相干叠加，从原子物理知识可知，磁场将使原子中的振荡电荷产生旋进运动，旋进的频率等于拉莫尔频率，即ωL =B m e ?,这里e 和m 分别为振荡粒子的电荷和质量，B 为磁场强度。线偏振光的σ+和σ –分量有不同的旋进频率，分别为L ωω- 和L ωω+，相应的折射率n +和n -，相速度v +和v - 都不同，而在 表1.几种材料的维尔德常数V

磁光效应实验报告讲解

磁光效应实验报告 班级：光信息31 姓名：张圳 学号：21210905023 同组：白燕，陈媛，高睿孺

近年来，磁光效应的用途愈来愈广，如磁光调制器，磁光开关，光隔离器，激光陀螺中的偏频元件，可擦写式的磁光盘。所以掌握磁光效应的原理和实验方法非常重要。 一．实验目的 1.掌握磁光效应的物理意义，掌握磁光调制度的概念。 2.掌握一种法拉第旋转角的测量方法（磁光调制倍频法）。 3.测出铅玻璃的法拉第旋转角度θ和磁感应强度B之间的关系。二．实验原理 1. 磁光效应 当平面偏振光穿过某种介质时，若在沿平行于光的传播方向施加一磁场，光波的偏振面会发生旋转，实验表面其旋转角θ正比于外加的磁场强度B，这种现象称为法拉第（Faraday）效应，也称磁致旋光效应，简称磁光效应，即： θ（9-1） = vlB 式中l为光波在介质中的路径，v为表征磁致旋光效应特征的比例系数，称为维尔德常数，它是表征物质的磁致旋光特性的重要参数。根据旋光方向的不同(以顺着磁场方向观察)，通常分为右旋(顺时针旋转)和左旋(逆时针旋转)，右旋时维尔德常数v>O，左旋时维尔德常数v<0。实验还指出，磁致旋光的方向与磁场的方向有关，由于磁致旋光的偏振方向会使反射光引起的旋角加倍，而与光的传播方向无关，利用这一特性在激光技术中可制成具有光调制、光开关、光隔离、光偏振等功能性磁光器件，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等。 2.在磁场作用下介质的旋光作用 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。 图3 法拉第效应的唯象解释 如果磁场的作用是使右旋圆偏振光的传播速度c / n R 和左旋圆偏振光的传播速度c / n L 不等，于是通过厚度为d 的介质后，便产生不同的相位滞后： d n R R λπ ?2= ， d n L L λ π?2= （2） 式中λ 为真空中的波长。这里应注意，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3(a)所示两个旋转方向不同的圆偏振光E R 和E L ，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5.16.3(b)所示。当光束射出介质后，左、右旋圆偏振光的速度又恢复一致，我们又可以将它们合成起来考虑，即仍为线偏振光。从图上容易看出，由介质

大学物理探究性实验报告汇总

椎体上滚 ●实验原理 在重力场中，物体在地球引力的作用下，总是以降低重心来趋于稳定。本实验中锥体与轨道的形状巧妙组合，给人以锥体自动由低处向高处滚动的错觉：V形导轨的低端处，两根导轨相距较小，停于此处的锥体重心最高，重力势能最大；V形导轨的高端处，两根导轨相距较大，停于此处的锥体重心最低，重力势能最小。因此，从导轨低端处释放锥体，锥体就会沿导轨从低端滚向高端，这其间锥体的重心逐渐降低，重力势能逐渐减小，被转化为了锥体滚动时的动能，体现了机械能守恒。 ●实验现象 将锥体置于导轨的高端，锥体并不下滚；反之，将锥体置于导轨的低端，松手后锥体会自动上滚，直至高端后停住。 ●小结或讨论 刚开始看到这个实验装置时，还真的以为椎体是在“上滚”，因为两个金属滑轨确是一边高一边低，而椎体也确实是从低的那一端滚上了高的那一端。可是当到侧面观察是，很快便发现了这个装置的奥秘所在：我们的眼睛被欺骗了！虽然椎体看上去是从低处滚向高处，可椎体的重心却是由高到低！与此类似的错觉很多，比如“怪坡”现象。世界上已经发现了多处“怪坡”，在这些“怪坡”上，汽车下坡时必须加大油门，而上坡时即使熄火也可到达坡顶；骑自行车下坡时要使劲蹬，而上坡时却要紧扣车闸；人在坡上走，也是上坡省力，下坡费劲。如果仔细研究会发现，所谓的“怪坡”并没有违反科学规律，“怪坡”与它路边倾斜的参照物——护栏、石柱巧妙结合，给人一种错觉，就好比“锥体上滚”一样的错觉。物理规律是不会欺骗我们的：在重力场中，物体的能量总是自然地趋向最低状态，物体总是以降低重心力求稳定的。这些现象告诉我们，我们不能仅仅凭现象凭肉眼的观察就断定一个事物，必须以科学的态度、科学的方法去探究现象背后的本质。

似动现象实验报告

似动现象实验报告

似动现象 李璐2010210781 (华中师范大学心理学院)武汉，430079 摘要：本实验采用心理实验系统（PES）测定了3名被试在12种时距和3种空距条件下产生似动现象的情况。实验结果表明：先后呈现两个红色亮点产生似动现象的最优空距为2cm，最优时距为5ms。关键词：似动现象；时距；空距 1 引言 运动知觉是对空间中的物体运动特性的知觉。似动现象就是运动知觉现象的一种，属于运动错觉。两个间隔一定距离的静止刺激物，以适当的时间间隔先后呈现。观察者会产生刺激物由一点移动到另一点的感觉，这种现象称为似动现象。似动是由于先后呈现的刺激作用于感受野使机体产生了与真实运动相似的生理刺激。第一个刺激停止后，它所引起的神经兴奋还会持续一个短暂的时间，在这个短暂的时间内如果出现第二个刺激，它所引起的神经兴奋就会与第一个刺激所引起的暂时持续的兴奋相连，所以感觉上第一个刺激就移动到第二个刺激的地方。似动是生活中的一种普遍现象，电

视和电影就是利用这种现象使观众产生连续运动的知觉的。 德国心理学家M.韦特海默，于1912年最早用实验方法研究了似动现象。从此以后，似动现象的实验室研究，多半是是关于其产生的客观条件及影响因素的，对它的解释尚处于假设的阶段，目前能确定的是，似动现象发生在较高的信息加工水平，它是动觉信息同刺激位置信息整合在一起的结果。 影响似动现象的产生的原因有很多，客观条件方面有刺激呈现的空距、时距，刺激物的强度、形状、数目等，主观条件方面包括个人经验、暗示、个体差异等，其中，刺激的数目越多越容易产生似动现象。由于产生似动的最适宜的时距和空距依赖刺激的形状、强度而变化，所以在不同的实验条件下，产生似动的最优时距、空距不同。如K.Marbe所得的最优时距为200ms，最优空距为4.5°；M.Wertheimer 得到的最优时距为60ms；叶绚等得到的最优空距为2cm；北大杨傅民等得到的产生似动的最优空距为2cm，最优时距为200ms。 本实验将通过测定3名被试对黑色屏幕上

法拉第效应实验

法拉第效应初探 （顾从真 复旦大学物理系06级） 摘要 本文简要概括了法拉第效应的历史、原理、步骤以及不同条件下的现象的记录分析和数据处理。 关键词 法拉第效应，磁光效应，旋光介质，偏振 引言 1845年，法拉第（Michael Faraday ）在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向上加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究。之后费尔德（V erdet ）对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现了法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。 实验部分 实验目的 了解法拉第效应经典理论，初步掌握进行磁光测量的基本方法，对法拉第效应的现象和成因进行分析。 实验原理 一束平面波穿过介质，如果介质中沿光的传播方向加一个磁场，会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，符合公式， VBL θ= θ为法拉第效应旋光角；L 为穿过介质的厚度；B 为平行与光传播方向的磁感强度分量；V 是比例系数，由工作物质和波长决定，表征物质磁光特性，称为费尔德(Verdet)常数。 几乎所有物质都有法拉第效应，但一般都不显著，规定V>0为正旋，方向与产生磁场的螺线管中的电流方向一致。V<0为负旋。 我们可以这样解释法拉第效应。 如图，我们把偏振光分成左旋和右旋部分，通过厚l 的介质会产生不同相位差， 1()()2R L R L n n l π θ??λ =-=-

由量子理论，在B 场作用下，介质轨道电子磁矩具有势能 2B eB B L m μψ=-= B L 是轨道角动量在B 方向上的分量。 用能量为ω 的左旋圆偏振光子激发电子，电子在磁场中能级结构与用能量为 ()L ωφ-? 的光子激发电子，电子在无磁场时能级结构相同。推出， ()()L L n n ωωφ=-? ，2L eB m φ?= 进一步可得， ()()2L dn eB n n d m ωωω=-? ()()2R dn eB n n d m ωωω=+? 带入θ的关系式，有 ()2e dn V mc d λλλ=-? 的关系，所以可以由V 和色散关系来验证荷质比的数值。

推荐-物理实验研究性报告

研 究 性 报 告 院系：航空科学与工程学院学号： 39052719 姓名：张超

“微波实验和布拉格衍射”的研究性报告 一、布拉格衍射实验 任何的真实晶体，都具有自然外形和各向异性的性质，这和晶体的离子、原子或分子在空间按一定的几何规律排列密切相关。 晶体内的离子、原子或分子占据着点阵的结构，两相邻结点的距离叫晶体的晶格常数。真实晶体的晶格常数约在10-8厘米的数量级。X射线的波长与晶体的常数属于同一数量级。实际上晶体是起着衍射光栅的作用。因此可以利用X射线在晶体点阵上的衍射现象来研究晶体点阵的间距和相互位置的排列，以达到对晶体结构的了解。 布拉格衍射实验的仪器布置

本实验是仿照X射线入射真实晶体发生衍射的基本原理，人为的制做了一个方形点阵的模拟晶体，以微波代替X射线，使微波向模拟晶体入射，观察从不同晶面上点阵的反射波产生干涉应符合的条件。这个条件就是布拉格方程，它是这样说的，当波长为λ的平面波射到间距为a的晶面上，入射角为θ，当满足条件nλ=2aCOSθ时（n为整数），发生衍射。衍射线在所考虑的晶面反射线方向。在一般的布拉格衍射实验中采用入射线与晶面的夹角（即通称的掠射角）α，这时布拉格方程为nλ=2asinα我们这里采用入射线与靠面法线的夹角（即通称的入射角），是为了在实验时方便，因为当被研究晶面的法线与分光仪上度盘的00刻度一致时，入射线与反射线的方向在度盘上有相同的示数，不容易搞错，操作方便。 实验仪器布置如上图 实验中除了两喇叭的调整同反射实验一样外，要注意的是模拟晶体球应用模片调得上下左右成为一方形点阵，模拟晶体架上的中心孔插在支架上与度盘中心一致的一个销了上。当把模拟晶体架放到小平台上时，应使模拟晶体架下面小圆盘的某一条与所研究晶面法线一致的刻线与度盘上的00刻线一致。为了避免两喇叭之间波的直接入射，入射角取值范围最好在300到700之间。 二、单缝衍射实验 φ α

法拉第磁旋光效应

VBd =θ专业物理实验 法拉第磁旋光效应 一、 实验目的. 1. 通过对重火石玻璃磁光效应的测量，加深磁场对光学介质物性常数影响的理解； 2. 了解光波隔离器的工作原理。 二、 实验原理. 1845年，法拉第发现，当一束平面偏振光沿着磁场方向通过受磁场作用的物质，如玻璃、二硫化碳、汽油等时，透射光的偏振面会转过一个角度。这种磁致旋光现象称为法拉第效应。它和发生于糖溶液中的自然旋光效应是不同的。在法拉第效应中，对于给定的物质，偏振面的旋转方向相对于实验室坐标只由磁场B 的方向决定，和光的传播方向无关，是不可逆的光 一周，累积旋光角倍增。而自然旋光效应是可逆的，光线往返一周，累积旋光角为零。利用法拉第效应的这一特性，可制造一种不可逆的光学仪器：光波隔离器或单通器。此外，法拉第效应还可用于物质结构和半导体物理方面的研究。 当磁场不是非常强时，法拉第效应中偏振面转过的角度θ，与沿介质厚度方向所加磁场的磁感应强度B 及介质厚度d 成正比，即 （1） 式中比例常数V 叫做费尔德常数。 几乎所有的物质都存在法拉第效应。不同的物质偏振面旋转的方向可能不同。设想磁场B 是由绕在样品上的螺旋线圈产生的。习惯上规定：振动面的旋转方向和螺旋线圈中电流方向一致，称为正旋（V >0）；反之，叫做负旋（V < 0）；V 由物质和工作波长决定，它表征物质的磁光特性。 根据自然旋光的菲涅耳唯象描述，对于法拉第效应可作这样的经典解释：一束平行于磁场方向传播的平面偏振光可看作两束等幅的左旋和右旋圆偏振 光的叠加，进入介质后由于磁场的作用使得它们以稍微不同的速度??? ? ?l r n c n c ,向前传播，从介质出射后，合成线偏振光，偏振面相对于入射光转过了一定的角度。 图1 线偏振光沿磁场方向传播

物理研究性学习报告初中

物理研究性学习报告初中 篇一：初中物理研究性学习设计方案 初中物理研究性学习设计方案 课题：物理课堂教学实验探索 题目的界定：物理实验改进、 案例内容：水沸腾实验的改进活动方案 形式：实验探究 预计效果：第一阶段通过操作培养学生观察能力，及分析问题能力 第二阶段讨论并设计改进方案培养学生创新能力。 第三阶段推广实施，并做好总结使学生养成良好的学习习惯，进而具有创造性思考能力 案例：水沸腾实验的改进过程 八年级物理上册（人教版）探究水的沸腾实验器材是：烧杯、水、温度计、铁架台、石棉网、酒精灯、火柴、中心有孔的纸板、钟表。如果根据课本上的这些实验器材，安装并进行实验，弊端有三个： 时间比较长 沸腾的剧烈程度不够 气泡变化不明显。 针对以上情况，我校对此实验做如下改进 实验器材

大试管（长约25cm 直径4cm）、水、温度计、铁架台、酒精灯、火柴、钟表。 探究实验步骤 提出问题：水沸腾时有什么特征？ 按照如图所示装置安装器材。 进行试验：用酒精灯给盛水的大试管加热至沸腾，在水温达到80 ℃时，每隔5s记录一下水的温度，同时观察水中气泡，把记录的温度示数和气泡变化情况填入下表。 描绘温度随时间的变化图像 解决前面的问题总结沸腾沸点的定义 教后小结 改进后的试管的容积比烧杯的容积小的多，加热时间短，沸腾特别剧烈。再有试管比较长，沸腾前试管上下的温差比较大，气泡在上升过程中温度降低，由于经过的路径长，水蒸气遇冷液化的越多，气泡变小越明显。沸腾时试管内水的温度相同，气泡在上升过程中，不断吸入水蒸气，由于经过的路径长，吸入的水蒸气就多，气泡就越大。此实验弥补了以上三大缺点。 成果展示：论文、阶段总结资料、试验教具展示、学生获奖证书等 初中物理研究学习探究活动设计方案 组织课外探究活动教学时，深感课外探究的话题难找，

法拉第旋光效应实验报告

法拉第旋光效应实验报告 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 a ?（3.1）式中，a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的方向旋转.人们对旋光方向作下述约定： 迎着光传播方向观察，若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，若在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9 ，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，但在磁场作用下就有旋光性了，就是前面介绍的法拉第旋光效应，也叫 磁致旋光效应。磁致旋光中振动面的旋转角？和样品长度L及磁感应强度B成正比，即有VLB = ? （3.2）式中V是一个与物质的性质、光的 频率有关的常数，称为维尔德（Verdet）常数。某些物质的维尔德磁致旋光也有左右之分.我们规定：当光的传播方向和磁场方向平行时迎着光的方向观察，光的振动面向左旋转（逆时针），则维尔德常数为正。旋光现象的唯象解释 近代物理实验讲义 4.磁致旋光的经典唯象解释。 可以用唯象模型来说明磁致旋光效应。电子在左旋圆偏振光和右旋圆偏振 光的电场作用下作左旋和右旋圆周运动，电子运动平面与磁场垂直。电子 在磁场中受到洛仑兹力，其方向向着电子轨道中心或背着轨道中心，视速 度的方向而定注意：电子本身带负电荷。在洛仑兹力向着轨道中心的情况中，电子受到的向心力增加，电子旋转速率增大。在洛仑兹力背向轨道中心的情况中，电子旋转变慢。电子旋转快慢的变化影响了圆偏振光电场矢量旋转角速度。当光从磁光媒质出射时重新合成线偏 振光。由于在媒质 中左旋和右旋的速率不同，合成偏振光的振动面转过了一个角度。从图上 可以看出，电子旋转速率变化只决定于磁场方向与电子旋转方向，而与光的传播方向无关。值得注意的是，天然旋光的旋转方向与光的传播方向有关，而磁致旋光的旋转方向与光的传播方向无关，而决定于外加磁场的方向。如图3.5所示，若将出射光再反射回晶体，则通过 天然旋光晶体的线偏光沿原路返回后振动面将回复原位，而通过磁致旋光晶体的线偏光将继