磁光效应实验说明

5.61 法第拉磁效光应验实

815 年，法4第拉M.F（aarady在探）电索磁现象光和现象之学间的 联时系，现发一种了象现当：一平面偏振光穿过束质介时如果，介在质中 沿，的传光播向上加上一方个场，磁就会观察到 光经样过品偏后振转面过 个一度角，磁场即介使具质了旋有性，这种现象后来就称光法为拉第应效 法。拉第效应第次一显示光了电和现磁象间的之联，系 进了对光本促的性研究。之后 费尔德（eVdet）r许多介对质的磁旋光进行致了究研，发现了 法第拉应效在固体液体、气体和都存中。 法在拉效应第有多许要重的应，用尤其 激光在术技展发后，其应 价用 越值来受到越重。视 用于如光通讯纤中磁的隔光离器 ，应用法拉是效第中应 振面的旋转只取偏决于场磁方的，向与而光传的方向播关，这无使样沿光 M.Faardy (1a719-1768)规 定方的通向过同时阻挡反向方播的传，光从而 少光纤减中器件面表反 射对光源的干光扰磁光隔离；也器广泛应用被于激光多放级和大分高辨的激率光谱，光激选模光技等中。 术磁在测场方面，利量用法第拉效驰应时间豫的短特点制成的磁效应光磁计可强测以脉量冲强磁场交变、强磁场 。在流电量方测，面利电用的流效应和磁纤材光的料法第拉效应，可测以量几千培安大的电流和兆 几伏高的压电。 流磁调制光主要应用光于偏振小微旋角的测量技转术它，通是测过光束量经过某物质种时振偏的面旋转 度来角测量质物活性，这种测的旋量光的术在科技研究、工业学和疗医有广泛的中用途，在物和生学领化域 以新兴及生命的学领域中也科是重要测的量手段。如质物纯的度制控糖分测、；不定称对成化合合的 纯度物定测制药；业的产物中析分和纯度检；医测和生疗中化作用酶的究研生；命科学研中核糖和核究酸以及 生物命质左中氨旋酸的基量；测人血体中或液液尿中糖份测定的。在等工业，光上振的测偏量技术可以 现实物的在线测量；质磁光在质物研制方的，面偏光旋振角转的测量技术有很重要也应的用

。5

1..16

实验要

求

1

实．重验点

① ②③ ④ 特用斯拉测量计电铁磁头中磁的心磁感强应，度分析线性范围。 法第效应实拉验正交：光法检消法拉测旋第光玻璃费的德常数。 尔磁光制实验：调熟悉磁调制的原光，理理倍频法精解确测消光位定臵 。光调磁制倍法研频法究拉效应第精，测确量同不样的品费尔德常。数

．预习要点2

①什么 法是第效应拉？法拉效第有何重要应用？应 ②解了磁顺弱、、磁磁抗性、铁磁或性铁磁亚材料的基本特性，性以及费德常尔数 V与磁光料性 材质的系。关③ 比 较法第磁拉效光与

应固有光旋效的异应同。 ④ 光调磁制过程中，制信号调与入输信号间的之数关函系

1。

516..

2验原实理

1．

拉法效第应实验表明 ，磁在场不是非强常时如图 ，51.6. 所1示偏，面振转旋角的 度与波在光质中走介的路程过 d及介质 的中磁感应强度在光的传播向方的上量 分B成 比正，即： （51..1） 比例6系数V 物由和质作波长决定，工表征物质着的磁特性，光个系这数为称尔费（德Vedetr常数） 。费尔常数德 V 磁光材与的性料质有关对于，磁顺、磁和抗磁性材弱料如（重火石璃玻等） ，V为常 数 ， 即 磁与强场度B 线性关有；而对系铁性磁亚或磁铁性材料如 （IG Y立等方晶体材料 ）， 与 不是简单 B线性关的系

。

=VBd

图 5.16.

1法拉

第磁旋光致效应

5表16.. 1几种物为质的费德尔数常几乎所。有物（包括质气体液、体、体固）存在法拉都第效应不，过 一般不显著都。不同 物的，质偏面振旋的方向也可能转同。习不惯规定，以上着磁顺场观察振偏面转旋向与绕场方磁向满足右 螺旋关手的系称为“旋”介质，右费其尔常德 V>0；数向反转旋的为“称旋左”质介费尔，常 数 德V0

表应 51.6. 几1种材的料尔费德数（常位：弧单分/特斯拉· 厘米）

物质 水

二硫碳化轻 火玻璃 石重火石璃 冕玻璃 玻石英磷素

（

m）m

85.9 385.9 385.3983 00.6 32. 832.6 588.9

3V

1 31 . 102 4.71 102 317.  021 8 1201～ 0102 4.36 102～.277 1 20 48.3  02 11.32 102

2

与固

旋光有应类似，法拉效效第也应有旋光散，色费即德尔数随波常而长变，束一白的色偏振光线穿 磁致过旋介光，则紫质的偏振光面要红光比的偏面振转的过度大角，就这旋是光散色。验实表明磁，致旋 光质的物费德尔常 V数 波长随的加增而小（如图 减5.61.）2 旋光色，散曲又称线为法第旋转拉。谱

5图.612.

磁致旋光散曲线色

．2拉法第效应唯的象解释从 光在波质中介传播

的图象，法拉第看效应以做如可理解：一下束平行磁场于方向播传的线偏振光 可，看作以两束等幅是左旋右和旋圆偏光振的迭。这加左里和旋旋是右相于磁对场向方而言的

图 。51.6.

法拉第效3的应象解释

唯果如磁场作的是使用右圆偏旋振光的播传速度c n/ R和旋圆偏振左光传播速的度c / nL 等，不于是通 过 厚为度d 介质的，后产生不便同的相滞位：后

R

22



n

dR

，



L



ndL

（

51..2）

式6中为真 中空的波。这长应注意，里圆偏振的光位即相转旋矢电的角量移；相位滞位后即角移倒转。位在 磁旋致介光的入质截面上射入射，偏振线光的矢量 E 电以可分解为 5图1.6.3(a所)两个示旋转向不同方 的偏圆振 光R 和EEL，通 过质介后它们，相位的后不滞，旋转方同也向不同在出射，界上，面两个圆偏振 的旋转电矢量光如图5. 1.63b()示所当光。射出束质后，左、介右圆旋振光偏的度速又恢一致，我们复可以 又它将们合起来成虑，考仍即线偏为振。光从上容图易出看，介质射由出，后两圆个偏振光的合成电矢 E量的 振面动对相原来于的动面振转角度过，大小其以可由图 .51.6(3b直)接出看，因为

R

  

L



（.15.36

）所

以 1

(2  R  L

)（5.614）

.由6.1（.6）2式

得

3





(n

R nL d)  F

（d.1565）.

nR > nL当 时>0，表，示右；当旋nR 0，表左示。假旋 如n 和 nL 的差R值正于比磁感应度 强， B（由.56.51式便可）以得到拉第法效应公（式516..1 ）。中的式 F





(n R

n L )

为

单位度上长旋的角转称

为比，法第拉旋转。因为铁在磁或亚者磁铁等强介磁质中，拉法第转旋与外角加磁场不简单的正比是系， 关并存在磁且和，所饱通常以用法比拉第旋转F 的饱和来值表征拉第效法应的强弱式(5.1。.65也)映出反法 第旋转拉角通与过波长有关，即存在旋光散。色微观上如 理解磁何会使场左旋右、圆旋振光的折偏率或传播射速不度同？上述呢释并没有涉解及这 个本问题质，所称为以象唯论。理本从上质讲，折率射nR n和L 的同，应不结归为在磁作场下用，原能级子及 子态量的化。变这已经超了我出所要们讨的论围范具，理论可体以阅相关查料资。其 实从，典经电力动中的学质介极和色散的振子模化型也以可得法到第效应拉的象理解唯。这在模个 中型，原子中把束被的缚子电看是一做偶些振子，极光把产波生的化和极散色作是看这些振子外场在作 下用做强振迫的动果结现。除在光波了外，以还一个静磁场 B 作有在电子上，于是电子的运动方程用是

2 dr



m

dt

2

 

 d r  r  k E ee B  dt 

（51..6）

6中式r 是子电开离平衡位臵的移，位 m 和e 分别为电的质子和电荷量， k 这是个偶极子的弹恢性力复上。式 号右等第一边是项光波电的对电子的作用，场第项二磁是场用作于电子的洛兹力仑。为化简见起略去， 了波光磁中场量对分电的子作用及子电荡的振阻（尼当入射光长位波于离远介的共质吸振峰的收明透时区成 ）立 ，因这为些小效的对应于解理拉第法效应主要的特征并重不要。 定入假光射波具有场通的常简谐波的时变间形化 e式it因，为们要求我特的是在外加光解场波用作下 受迫振的动定稳，解以所r 时的间变形化式应是 ei也，因此式（t.56.6）1以写成

可  e e  22 ( 0   ) r i  r B  E m m



5（16..7）

中式 



0k/m

为，电共振子率。设磁场频沿 z 方向+，又光波设也此方向传播沿并且是旋圆偏右振光，

用复形式表示为

E 数E xe i

t

 i

yEe

i

 t

将（式51..67写）成量形分式

( 0  x  i) (0  )  y

i2 22 2

e m

em

yB 

e emm

Ex

（516..8）（5. 6.91）

Bx 



yE

式将5（16..）9 乘 i与并（式5.1.6）相加可得8( 

0 )( x yi)  2

e2m

(Bx  iy ) 

em

( E xi E y

)

（.1561.）

0

因，此电振荡子的复振为幅

x y ie ( m

2

0  )   B

e

2 (E xi E )y

5.16.（1）1

设

单位体积内有N 电子个，介质的则极化强电矢度量P

 P e0 

E

 N er

。宏由电观力学的动物质关式

系 为有（的极化率张效量）得可

4



 

0E



P

i t Ner  eN (x iy )  e i t E0 0 ( Ex  i E y )

e（5

16.1.2）

式将（516.1.0代）入式5.1（61.）2到得

2

Ne

/ m02

2

 0 



e

m

（

.165.31）B

令

c=B/e（mc 为回旋称加角速频）率，

则 Ne

2

2

/ m0

2

0 

 

（5.16.14）

c由于 n 2



/ 0 1  

因，

2

此n

R1

1

5

Ne2

2

/m0

2



0 





5（.61.15）c

对可见光于， （2为.54-7）.0 1s-，1当 B=T1时 ，c1≈.71 s-01

1

nR

2

1

N

e

2

/m0

2 2

( 0 L) 

5.（16.61

式）中L=c/=2e/(2)Bm,为电子轨道磁在矩磁场外中典经莫尔拉（Lamror进动频）。率若入 射光为左旋圆改振光，结果只偏使L是前的符号 改变即，

nL

2有



1Ne

2

/

m0

2 2

(

 0L )  

（5

1..16）

7对比无磁

场的时色公散

式

2

n1

e

2 N2

/m

20

0 

（

516.18.）

可以到看两：一是在点磁场的作用外下电子做，迫振受

动，子振的有频固由率0变成 0L〒这，对正应于吸 光收谱的塞曼应；效 是由于二 0的变化致了导射折的率化变 并，左且旋右旋圆和振的偏化是变相同的， 尤其在 不近0 接时，差更别为突出这便，法拉是第应。由效看此来法，第效拉应和吸光谱收的塞效曼应是 起源同于物一过理。程 实际，通上 常L、nR 和 n n相甚差，微近有

似nL n RnR Ln n22 2

5（1.619.）

由式（5

16..5得到

）

d

 

(Rn n )

L（5.

1.20）6

将

式（5.16.19代）上式得到

入

d







nR

nL 2n

2

2

（.1652.）

1将式

5.（1.616）、式 （.51617）. 、（5式16..1）代8上式得入到

5

d



e N

20

3

2

2

c m n



(1

2 0



)

22

B

（.1562.2

2） 于由 L





2 2，在式的推导中略去上 了L 项由。（5式1.61.）8

得d

nd



Ne

2

2

0





)

2 m 0n (

5.1（.623）

由

式（.16.25）2式和5.1（.26）3以得可到

d  21c e

m

dn d

B



1 c2



e m

 

d

nd



B（5

1..624）

式中

观为波测长，

nd 

d为质介在无场时磁的散。色上述推在导，左旋和右旋中是相只对于磁场方而言

向的

，与光波的播方向同传磁方向场相同或反无相关因此，。拉第效应法有与便然自旋现象光全完不同不 的逆性可。 ．3光磁调制原理根 据吕斯马定律如，果不计损耗，光通过起则偏器经，偏检输器出光的为

强I  I 0co

2

s

（

.15.265）

式

，I中 0为偏器起同检偏器透光轴的之间角夹0 =或=时 的输出强光。在若个偏两器之振加一间由 个磁线励圈（调制线圈 、磁）光调制晶体低和频信源组号的低成频调器制参（见图 516..）4 ，调制则励线磁 所产生圈正的交变弦场 磁=B0Bsint，能够使磁光制调体晶产交生的变振动面转角=0sit，n 称为0制调角 度幅。时输此出光强由（式516..2）5变

为 II 0 cos (   ) I0 oc (s  0 sni t

)2 2

（5.

162.6

）

式由5（.1626）.可知当，定一时，输出强光 仅I随变化，为因是受变磁场 B交 信或号流 电=i0isni t制控，的而从使信电号产生的流振动面旋光转，化转光为强的度制调这，就是磁光制的调本原基理

。

图5.1 64.

光磁调制装

根臵倍角据角三数公式函式由（51..62）6可得到以

I 1 2 I 01 osc 2(  )

（

.16.25）7

6

然，显在 0

 

  9 0



的条下件当， 输时出光最强大，即

Im xa I0 2

 1 cos

2(   ) 

0

（5.16.8）2

当

，输出光时强小，最即

Iinm I 02

1 c so

2 (

  0 ) 

5.（1.62）9

定义

光强的调幅制度A

 Imxa I m

in

（516..3）0

由

（式51.628）和式.（.56.12）代入上式9得

到 A I 0sin 2 in s2 

5.（16.1）

3

由上可以式看出在，制角幅调度一定的情况，下当起器偏检和器透光偏轴角夹4=5时，强光调制幅度 大最

maAx I  0is 2n 0

（5.

6.312

）所

以在，磁光做制调实时验，通常起偏器和检将偏器透光轴成45  放角臵，此输时出的制光调强式 （5.16由27.知）I



 45





I0 2

(1 s n i 2)

（5.6.13）3

当=09，即时偏器和起检偏偏器方振正向交时，输出的制调强光由式（.16.25）6知

I  90



0Isi n

2



（

.561.43）

当

0=，即起偏和器偏器检振方偏向行时，平输的调制出强由式（光5.6.26）知

1

I 



0I 0cso

2

（.165.5）3

若将

出输的调制强入射光到硅电池上光，转成光换流电在经，过放器大放输大入波示，就可器观察以到被 制了调信号。的当=45，在时波示上观器察到调制幅度大的最号，信当0或==90，示波器上在可 以察到由式（观.51.64）和式（5.136.3）决5的定频信倍号。但是因 为一般都很小， 由式5（16.34）和. （式516..35可知，）输倍频信号出的幅度别分近于接直分量流 或0I 0 。．磁4光制器调光强调的深度制 磁调制器光的光调制深度强定为义



Im xa I mn iIm x aI m n

i

（.16.36）

5验实中一，般求在要=5位4时，测臵量调角制度幅和强调光深度制，为此因时调制度幅最。大当 45=，-=时磁，调光制器输出最大光，强由（5式.6.13）3

知I axm I0 21 (s i 2 n0 )

（.51.673

）当=45，=+时 ，光调磁器制出最输小光，由强式5.16.3（3）

知Im in I0 2 (  si1n2 0

)（.5163.）

由式（851.63.）7和（式.15.38）得 6maI-xmIx =aIsi02n0I，mx+Imaxa =I 0以所有

7





Ima x Imni I ma x Iim

n in 2s 0

（

.5163.）9

调

制幅角 度

为0 

12 s ni1

Im a x Im i In axm I m n

i

（.15.46）

0

式由（51.63.）9式和（.156.4）可以知0，道测得磁光制器的调制调角度幅，可就确以定磁光制调器的 光调强制深，度由于随变磁场 交B 幅度 的Bm 连可续调，或说随者输低入信号电频流的度 幅0i 续可调连， 以所光磁制调的光强调制深度 器0 连续可调。只要i选调定频率制 f（ 如f=05H0）和z输入磁励电流i0，并 在示 波器上出在读45=态状相应的 下maIx和 Imi n。 将出读 Im的ax 和Imin 值，入式代（.51.639）式（5和16.4.）0 ，可以求出光强即制深度调和调制角幅 度逐渐增大励磁。电 i0流 量测同不场磁B0 电流或 i 0的 下Imax Im和in 值做出，~0i和 i0 ~曲线，图其和 饱值即对应的为最调制幅大

度

()0axm 最大和强光调制度幅ma。

x5

.6.13

仪

介器绍

F-DMCOA -光效磁应合实综验包括仪：导滑轨光学部块件、个控两主制机、流直可稳压调电源、 踪示双波器。光学 件的放臵如元图 5.1.65所示 ，分安别有装激器光起、偏、检偏器器、测器（角偏振片含 、）制 线圈、调聚透镜、会测器探、磁铁。直电可流稳调电压通源过根连接四线电与铁磁连相，电铁既磁以可串，连也 可以联并具体连，接方式磁场方向及可通以过斯特拉计测确量。定

图5 1..5

实验6臵装

两图个控制主共机括包部分五特斯拉：、调制计信号发生器、光器激电源光功、计率选和放频器大其 。中特拉计及斯信号发生器面板如的图 .16.6(a5)示，光所率功计选和频大放面器板如图5 .16.(6)b示。

1所调零．钮旋6．激光器 电

源

．接2斯特计探拉 头7．源电关开

3．

节调号信频 4率调．节信幅度号8 ．制信调号输，出接调线制

5圈接．示波器，察观调制信号9． 斯拉特测量计值数示显板

图 5面.1.66()

控制主机（a斯拉特计）

8

1

琴键换．开关 档2．调旋零钮 ．基3频信号入端，接输电光收器接 4．倍频信号入输端接，光接电收 5器接示波器．观，基频信察号6． 接波器示，察倍观频信号 ．电源开关 87光功．率计入端，接光电输接器 9收光．功计率头表示

显

图 .56.61b( 控)主机制（功光计率）

516.4

.

验内实容

1

电．磁铁磁中头磁场心的测量（图5. 16.）7 ①直将流稳电源的两压输出（端 红“ ”黑”两端“用四）带根红手黑插头的枪连接线与磁铁相电， 连注：意般一况情，电磁下铁线两并圈联应预先(判断单磁极的个向)方 。②调节 个两头上磁端固定的螺丝使两，磁个中头心准（对验标证准中心孔完为通全光 ，）使磁头间 隙为并一数定，如：值2m0 m者或 0mm。 ③1 将斯拉计探特头与有装特斯拉的磁计效应综合实光验仪机对应五芯航空插主座连相另，外一端通过探头 臂定在固磁电铁，上并探使处头两个于磁正中头，旋心探转方头向使，磁力线垂穿过探直前头端 的霍传感尔，这器样测量的磁感出应度最大，强应特斯对计拉此测时量准确。最 调④直流稳压电节的电流调源电位节器，电流逐渐使增大，记并录同电流不况下的情磁应感强。 度然后表画图列析分电流－中心磁应感度强的线性变区域化并分，析磁应强感度饱和原的因。

电磁

铁直流稳

电源压

FDMOC--A 光效磁综合实验仪

应

mT特

拉计

调零斯探

输头

出信

号生器

发率频 幅度 波器示

激

器

光D CV3

电

上海源复旦欣科教仪天器有公司

控限制主机特斯拉（计）

5磁场量装置测接连示 意 5图.1.7 6 图磁场量测验实臵装接示意连

2正交消光．法测量

法

拉第应实效验（ 5图.168.）① 将 半体导光器激起、器偏、透镜电磁、铁、检器偏、光电接收器次放依在光臵学导上轨 ；② 将半导体激器光与机上主3V “出输相”连，将电光接收与器功光计的率输入“”端连相；

9

激

器光

起偏

透器镜

磁铁

检电器偏

探器测

F-DOMC-A

磁光效应

综实合验仪

FD-MOC -A

光效应综合磁实验仪

mT

斯特拉 计零 调探头信 号生发 器频率幅度

输出 激光 示波器

D器 3V

C输 入源电

uW2

功光计率

02W u02u0W2m W

信

号输 入调 基零 频倍频

选放频 大基频 频

倍源

电上复旦天海科欣仪器教有限司

上公复旦天海欣教仪器有科限公

控制司主（机斯拉特）计

流稳直压源

电控

主机（制光功计率

）图

5.1 .8

6正

交光法消测法拉量效第应实装验臵接示连意

③

将流恒源与电磁电铁相（注意电连铁磁个线两一圈选般并择）联； ④磁在头间放入中实样验，品品样共两种这，里择费尔德选数常较比大法拉的第光旋玻璃样。品 ⑤调节光器激使激光，次穿依起偏过、透器、镜磁中心铁样、品、检器偏并，够能被电光收器接接 收；连接光路主机，和先去拿检器，偏节激光器，调使激光正斑入好射进电探光器（测以调节探测器前 可的光阑孔的大小，激使光全完入射光进探电器）测 ，动转起器偏使光，率功计输出值最数大可以（换档调 节） ，这调节样因为，半是体激导光器输的出部分是振光，偏以实所验应前该使偏器的起起方偏向激和光器 振的方向动强的方较一致向这样，输出强光大最以后的实，中就可验以定起偏器的方固。向⑥ 于半导体激由光为部分偏振器，光可节调偏起来调节输器入强光大小；的调节检偏器，其与起使 偏器偏方振正向，这时交测到的检光信为最小号读，取此检时偏器的度1角；⑦ 打开恒电流，给源样加品恒定上场，磁看到光功可率计数增读大转，检动器，偏光功率使读数计为最 小读取此，时偏检器的度角2得，样到在该品场磁下偏的角=转2-1； ⑧关掉半导体激光器，取样品，用下高斯测计磁隙中量的磁感应强度心B 用游标卡，尺量测品厚样 度d根据公式：，V=dB可，以求出样品该费尔的常德数 V 3。磁．光制调验实（图5 1.69.）① 将 光器、激起偏器调、线圈、检偏器制、电接收光器次依放臵光学导在上轨；激光

器 起偏器调制 线圈 角测器 探测器

D-FMCOA-磁 效光应 合 实综 验

仪

D-MFO-AC磁 效 应光 合综 实 验

m仪

特T拉计

调斯零 探

头

输

出输入

号发生信器

频 率幅 示波度器

激光器

DC3

V

电源2uW

光率计

20功u 2W00W 2uWm

信

号入

调零输 频基倍 频

频放大

基频选 频倍

电源

上

海复天旦欣科教器

仪

有限公

司海上旦天复欣教科仪器限公司

有

7 图光磁制实调验接连意示

图

5 16..9

磁

调光制实装臵连接示意 10

验

②

将机主调制上信号发生部分的器“示 器” 端波与波示器 “CH1的 端相”， 观连察制信号， 调节调“幅 度 ”旋可钮节调调信制的号大小注，不意要使制调信号形变即(失不真)调节“,率”频旋钮微调可调制信 号的频率 ③ ；激将器光主与机上“3 输出”V相，调节激连器，使光光从调制激线圈心中品样穿中，过并能被够光 电接收接器收 ④ 将调制线；圈与主上调机制信号生发器部分“的出”端用输频线相音； ⑤连将 光电收接与主器机上信输入号分部的基频”“端连相； Q9 用连线接频放大部选的“分频基端” 示与器的波“H2C端；”⑥ 用波器示观察频信基号，节调制信号发调生器分部的频率”“钮，旋基频使号信强，调最检节 器与偏偏起器夹角，的观察频信号基变的； 化 ⑦调检节偏到消器光臵附近位将，电光接收器与机主上信输入部号的“分倍频”端相连，时将示 波同器“C的2”端与H频选大放分部的倍“频”相端连，调节制调信发生号部器的分“频率”钮旋，使倍频 信号最强，微检调器，偏察观信变号，当检化偏与起器器正偏时交，消即位臵光，可以察观到稳定的倍 频信号。 4磁光调．倍制频法量法测拉效应实验（第图 5.1.10） ①6 半将导体激光器、偏起器、镜透电磁、、调铁制圈线有、测机微的构偏器检光电、收接器次依 臵放光在导轨学；上② 在 磁铁电磁中头间放实验入品，样 将流恒源与电电铁相磁， 将连主机上调信制发号器生分部的“ 示器”波与示端器波的“HC1”相连端；将光器与激主机“3V 上出”输相连调节，光激，使器光依激穿次过 元各，件并够被光电接能器收接；将调收线圈与制机上主制调号发信器部分生“输的出端用音频”线相连 将；电接光器收主与机上号输入部信分“的基频”相连端用 Q9 线连；接选频放部大分“基的”频与端波 示的“C器H”2端 ；③ 示波用器察观基频号信 旋转，偏检到器消光臵附近位 将，光接电收与主机器信上号输入部分 的“倍 频端相”，连同将时示波的器“C2H端与”选频大放部的分“倍”端频相连微调检偏，的侧器器到可以 微察到稳定的观频倍信，读号此取检偏时器角度1的 ； 打④恒流电开源，样给加上品定磁场恒，看到倍可信频发生号变化调，节偏器的侧微检至再器看次到 定的倍稳信频号读，取时检偏器此的度角2，到得样在该磁品场下偏的转角2=-；1 关⑤掉导体激半器光，取下样，品用高斯测计磁隙中量心的感磁强度应 B，用标卡游测尺量样厚品 d，根度

据公式：V=d，B以求出该样品可的尔德费常 V。

数激器 光偏器 透起镜 电铁 调制磁圈线 测器 角测探

F器-MODC-A磁 效光综合应实仪

m验T特

斯计拉

调零探头 输

出F

-MDO-C A光效应磁合综实验仪

入输

光率计 功激光器 源

2u电 20Wu 2W0uW0 mW2调零 C 3V

D号信入输

频 倍基频

选频放大

频 倍频

电基

源号信发生

器频率 度 幅示波器

上复旦海欣天教科仪有限公器 上海司旦天欣复教仪科有限器司公

8

磁调制倍频光测法法拉量效应第连接意示图图 5 1..601倍频法测量法 第效应实拉验臵连装接示意

11

注【意项】事①

实验不时将要直流大光强信号的接直输进入频选放器大以，避免放大对器损坏的 。②起偏 和检器器都偏是两装个有偏片的转振，盘数精读度为都 1，仪器还配有一个装螺旋有测头 的微盘，转盘中转同装样偏有片，其中外振盘转精的度为也 1螺旋，测微的头度精 为001.m，测m量范围为8 mm，将即位移角化为直线转移，实现角度的精位确量。 ③ 测实验仪的磁电的铁个磁两头间可距调节以这，不样同宽的样品均可以放臵于磁度中间，场且实并验 中可以将手形臂斯特计拉探固定架头量中心磁测场的磁感应强度 ④。 实验结束后将，验实样及各品件元下取，依放次手入提件零箱。内意不注要用手摸样品触的光透 。面 ⑤样及品制线圈调内磁光的璃玻易为损，人为损件坏不保修在围内，范使用时加倍小应。心 ⑥ 验时实应注意流直压电稳源电和磁不铁要近示靠波器，因电为里的变压器或源电磁者铁生产的 磁场会响电影枪，子引起示器波的不定。 ⑦稳 正交消光用测法样品量尔德费常数时必，注意加须磁后场要求保样证在磁品中的场位不发生臵 化变否则，路光变会影改到响量结果测 。 ⑧完实成时，注意测验量环境不要大的有动振外界，不有要的光源光强大变化。好最在室内完成暗相关 验。实

5.165.

数据

处理

1．

磁电磁头中心磁场的铁测量 别分磁头取隙为 间0c2 和m10c ，测m出励电磁 I流 与心中场磁感应磁度 强B关系 曲，通线过图法作 析线分范围性并求，出B~ I 系关式 。2正交消光法测．量拉法第应效实 验量法拉测第旋光玻的璃尔德常数费V 并 算不计确度定 3。磁．调制实光 记录验调制波形，据磁根调制光理分原析原。因4．磁 调制光频倍测量法拉法第应效实（选验做 倍频法测）偏转角和量中心磁场磁应感度之强关系间曲线，计算玻冕的费璃德尔常。

数5.166

.思

题考

① 电铁的磁磁现剩象对会实验据数记带录来一程度的影响定请问，验实程过用中方何法能够消除 剩现磁象 ？ 光②检测器电前面有一个可调阑光实验时可，调节合适以的光通孔，通光

孔的小大节有何意义？ ③调正交 光消法测法量拉效第应验实中用的是旋光玻璃采品样如果费尔德常，数较小的品样，相则 磁场同下偏转角的的变是大还是减？小

12

5.61 法第拉磁效光应验实

815 年，法4第拉M.F（aarady在探）电索磁现象光和现象之学间的 联时系，现发一种了象现当：一平面偏振光穿过束质介时如果，介在质中 沿，的传光播向上加上一方个场，磁就会观察到 光经样过品偏后振转面过 个一度角，磁场即介使具质了旋有性，这种现象后来就称光法为拉第应效 法。拉第效应第次一显示光了电和现磁象间的之联，系 进了对光本促的性研究。之后 费尔德（eVdet）r许多介对质的磁旋光进行致了究研，发现了 法第拉应效在固体液体、气体和都存中。 法在拉效应第有多许要重的应，用尤其 激光在术技展发后，其应 价用 越值来受到越重。视 用于如光通讯纤中磁的隔光离器 ，应用法拉是效第中应 振面的旋转只取偏决于场磁方的，向与而光传的方向播关，这无使样沿光 M.Faardy (1a719-1768)规 定方的通向过同时阻挡反向方播的传，光从而 少光纤减中器件面表反 射对光源的干光扰磁光隔离；也器广泛应用被于激光多放级和大分高辨的激率光谱，光激选模光技等中。 术磁在测场方面，利量用法第拉效驰应时间豫的短特点制成的磁效应光磁计可强测以脉量冲强磁场交变、强磁场 。在流电量方测，面利电用的流效应和磁纤材光的料法第拉效应，可测以量几千培安大的电流和兆 几伏高的压电。 流磁调制光主要应用光于偏振小微旋角的测量技转术它，通是测过光束量经过某物质种时振偏的面旋转 度来角测量质物活性，这种测的旋量光的术在科技研究、工业学和疗医有广泛的中用途，在物和生学领化域 以新兴及生命的学领域中也科是重要测的量手段。如质物纯的度制控糖分测、；不定称对成化合合的 纯度物定测制药；业的产物中析分和纯度检；医测和生疗中化作用酶的究研生；命科学研中核糖和核究酸以及 生物命质左中氨旋酸的基量；测人血体中或液液尿中糖份测定的。在等工业，光上振的测偏量技术可以 现实物的在线测量；质磁光在质物研制方的，面偏光旋振角转的测量技术有很重要也应的用

。5

1..16

实验要

求

1

实．重验点

① ②③ ④ 特用斯拉测量计电铁磁头中磁的心磁感强应，度分析线性范围。 法第效应实拉验正交：光法检消法拉测旋第光玻璃费的德常数。 尔磁光制实验：调熟悉磁调制的原光，理理倍频法精解确测消光位定臵 。光调磁制倍法研频法究拉效应第精，测确量同不样的品费尔德常。数

．预习要点2

①什么 法是第效应拉？法拉效第有何重要应用？应 ②解了磁顺弱、、磁磁抗性、铁磁或性铁磁亚材料的基本特性，性以及费德常尔数 V与磁光料性 材质的系。关③ 比 较法第磁拉效光与

应固有光旋效的异应同。 ④ 光调磁制过程中，制信号调与入输信号间的之数关函系

1。

516..

2验原实理

1．

拉法效第应实验表明 ，磁在场不是非强常时如图 ，51.6. 所1示偏，面振转旋角的 度与波在光质中走介的路程过 d及介质 的中磁感应强度在光的传播向方的上量 分B成 比正，即： （51..1） 比例6系数V 物由和质作波长决定，工表征物质着的磁特性，光个系这数为称尔费（德Vedetr常数） 。费尔常数德 V 磁光材与的性料质有关对于，磁顺、磁和抗磁性材弱料如（重火石璃玻等） ，V为常 数 ， 即 磁与强场度B 线性关有；而对系铁性磁亚或磁铁性材料如 （IG Y立等方晶体材料 ）， 与 不是简单 B线性关的系

。

=VBd

图 5.16.

1法拉

第磁旋光致效应

5表16.. 1几种物为质的费德尔数常几乎所。有物（包括质气体液、体、体固）存在法拉都第效应不，过 一般不显著都。不同 物的，质偏面振旋的方向也可能转同。习不惯规定，以上着磁顺场观察振偏面转旋向与绕场方磁向满足右 螺旋关手的系称为“旋”介质，右费其尔常德 V>0；数向反转旋的为“称旋左”质介费尔，常 数 德V0

表应 51.6. 几1种材的料尔费德数（常位：弧单分/特斯拉· 厘米）

物质 水

二硫碳化轻 火玻璃 石重火石璃 冕玻璃 玻石英磷素

（

m）m

85.9 385.9 385.3983 00.6 32. 832.6 588.9

3V

1 31 . 102 4.71 102 317.  021 8 1201～ 0102 4.36 102～.277 1 20 48.3  02 11.32 102

2

与固

旋光有应类似，法拉效效第也应有旋光散，色费即德尔数随波常而长变，束一白的色偏振光线穿 磁致过旋介光，则紫质的偏振光面要红光比的偏面振转的过度大角，就这旋是光散色。验实表明磁，致旋 光质的物费德尔常 V数 波长随的加增而小（如图 减5.61.）2 旋光色，散曲又称线为法第旋转拉。谱

5图.612.

磁致旋光散曲线色

．2拉法第效应唯的象解释从 光在波质中介传播

的图象，法拉第看效应以做如可理解：一下束平行磁场于方向播传的线偏振光 可，看作以两束等幅是左旋右和旋圆偏光振的迭。这加左里和旋旋是右相于磁对场向方而言的

图 。51.6.

法拉第效3的应象解释

唯果如磁场作的是使用右圆偏旋振光的播传速度c n/ R和旋圆偏振左光传播速的度c / nL 等，不于是通 过 厚为度d 介质的，后产生不便同的相滞位：后

R

22



n

dR

，



L



ndL

（

51..2）

式6中为真 中空的波。这长应注意，里圆偏振的光位即相转旋矢电的角量移；相位滞位后即角移倒转。位在 磁旋致介光的入质截面上射入射，偏振线光的矢量 E 电以可分解为 5图1.6.3(a所)两个示旋转向不同方 的偏圆振 光R 和EEL，通 过质介后它们，相位的后不滞，旋转方同也向不同在出射，界上，面两个圆偏振 的旋转电矢量光如图5. 1.63b()示所当光。射出束质后，左、介右圆旋振光偏的度速又恢一致，我们复可以 又它将们合起来成虑，考仍即线偏为振。光从上容图易出看，介质射由出，后两圆个偏振光的合成电矢 E量的 振面动对相原来于的动面振转角度过，大小其以可由图 .51.6(3b直)接出看，因为

R

  

L



（.15.36

）所

以 1

(2  R  L

)（5.614）

.由6.1（.6）2式

得

3





(n

R nL d)  F

（d.1565）.

nR > nL当 时>0，表，示右；当旋nR 0，表左示。假旋 如n 和 nL 的差R值正于比磁感应度 强， B（由.56.51式便可）以得到拉第法效应公（式516..1 ）。中的式 F





(n R

n L )

为

单位度上长旋的角转称

为比，法第拉旋转。因为铁在磁或亚者磁铁等强介磁质中，拉法第转旋与外角加磁场不简单的正比是系， 关并存在磁且和，所饱通常以用法比拉第旋转F 的饱和来值表征拉第效法应的强弱式(5.1。.65也)映出反法 第旋转拉角通与过波长有关，即存在旋光散。色微观上如 理解磁何会使场左旋右、圆旋振光的折偏率或传播射速不度同？上述呢释并没有涉解及这 个本问题质，所称为以象唯论。理本从上质讲，折率射nR n和L 的同，应不结归为在磁作场下用，原能级子及 子态量的化。变这已经超了我出所要们讨的论围范具，理论可体以阅相关查料资。其 实从，典经电力动中的学质介极和色散的振子模化型也以可得法到第效应拉的象理解唯。这在模个 中型，原子中把束被的缚子电看是一做偶些振子，极光把产波生的化和极散色作是看这些振子外场在作 下用做强振迫的动果结现。除在光波了外，以还一个静磁场 B 作有在电子上，于是电子的运动方程用是

2 dr



m

dt

2

 

 d r  r  k E ee B  dt 

（51..6）

6中式r 是子电开离平衡位臵的移，位 m 和e 分别为电的质子和电荷量， k 这是个偶极子的弹恢性力复上。式 号右等第一边是项光波电的对电子的作用，场第项二磁是场用作于电子的洛兹力仑。为化简见起略去， 了波光磁中场量对分电的子作用及子电荡的振阻（尼当入射光长位波于离远介的共质吸振峰的收明透时区成 ）立 ，因这为些小效的对应于解理拉第法效应主要的特征并重不要。 定入假光射波具有场通的常简谐波的时变间形化 e式it因，为们要求我特的是在外加光解场波用作下 受迫振的动定稳，解以所r 时的间变形化式应是 ei也，因此式（t.56.6）1以写成

可  e e  22 ( 0   ) r i  r B  E m m



5（16..7）

中式 



0k/m

为，电共振子率。设磁场频沿 z 方向+，又光波设也此方向传播沿并且是旋圆偏右振光，

用复形式表示为

E 数E xe i

t

 i

yEe

i

 t

将（式51..67写）成量形分式

( 0  x  i) (0  )  y

i2 22 2

e m

em

yB 

e emm

Ex

（516..8）（5. 6.91）

Bx 



yE

式将5（16..）9 乘 i与并（式5.1.6）相加可得8( 

0 )( x yi)  2

e2m

(Bx  iy ) 

em

( E xi E y

)

（.1561.）

0

因，此电振荡子的复振为幅

x y ie ( m

2

0  )   B

e

2 (E xi E )y

5.16.（1）1

设

单位体积内有N 电子个，介质的则极化强电矢度量P

 P e0 

E

 N er

。宏由电观力学的动物质关式

系 为有（的极化率张效量）得可

4



 

0E



P

i t Ner  eN (x iy )  e i t E0 0 ( Ex  i E y )

e（5

16.1.2）

式将（516.1.0代）入式5.1（61.）2到得

2

Ne

/ m02

2

 0 



e

m

（

.165.31）B

令

c=B/e（mc 为回旋称加角速频）率，

则 Ne

2

2

/ m0

2

0 

 

（5.16.14）

c由于 n 2



/ 0 1  

因，

2

此n

R1

1

5

Ne2

2

/m0

2



0 





5（.61.15）c

对可见光于， （2为.54-7）.0 1s-，1当 B=T1时 ，c1≈.71 s-01

1

nR

2

1

N

e

2

/m0

2 2

( 0 L) 

5.（16.61

式）中L=c/=2e/(2)Bm,为电子轨道磁在矩磁场外中典经莫尔拉（Lamror进动频）。率若入 射光为左旋圆改振光，结果只偏使L是前的符号 改变即，

nL

2有



1Ne

2

/

m0

2 2

(

 0L )  

（5

1..16）

7对比无磁

场的时色公散

式

2

n1

e

2 N2

/m

20

0 

（

516.18.）

可以到看两：一是在点磁场的作用外下电子做，迫振受

动，子振的有频固由率0变成 0L〒这，对正应于吸 光收谱的塞曼应；效 是由于二 0的变化致了导射折的率化变 并，左且旋右旋圆和振的偏化是变相同的， 尤其在 不近0 接时，差更别为突出这便，法拉是第应。由效看此来法，第效拉应和吸光谱收的塞效曼应是 起源同于物一过理。程 实际，通上 常L、nR 和 n n相甚差，微近有

似nL n RnR Ln n22 2

5（1.619.）

由式（5

16..5得到

）

d

 

(Rn n )

L（5.

1.20）6

将

式（5.16.19代）上式得到

入

d







nR

nL 2n

2

2

（.1652.）

1将式

5.（1.616）、式 （.51617）. 、（5式16..1）代8上式得入到

5

d



e N

20

3

2

2

c m n



(1

2 0



)

22

B

（.1562.2

2） 于由 L





2 2，在式的推导中略去上 了L 项由。（5式1.61.）8

得d

nd



Ne

2

2

0





)

2 m 0n (

5.1（.623）

由

式（.16.25）2式和5.1（.26）3以得可到

d  21c e

m

dn d

B



1 c2



e m

 

d

nd



B（5

1..624）

式中

观为波测长，

nd 

d为质介在无场时磁的散。色上述推在导，左旋和右旋中是相只对于磁场方而言

向的

，与光波的播方向同传磁方向场相同或反无相关因此，。拉第效应法有与便然自旋现象光全完不同不 的逆性可。 ．3光磁调制原理根 据吕斯马定律如，果不计损耗，光通过起则偏器经，偏检输器出光的为

强I  I 0co

2

s

（

.15.265）

式

，I中 0为偏器起同检偏器透光轴的之间角夹0 =或=时 的输出强光。在若个偏两器之振加一间由 个磁线励圈（调制线圈 、磁）光调制晶体低和频信源组号的低成频调器制参（见图 516..）4 ，调制则励线磁 所产生圈正的交变弦场 磁=B0Bsint，能够使磁光制调体晶产交生的变振动面转角=0sit，n 称为0制调角 度幅。时输此出光强由（式516..2）5变

为 II 0 cos (   ) I0 oc (s  0 sni t

)2 2

（5.

162.6

）

式由5（.1626）.可知当，定一时，输出强光 仅I随变化，为因是受变磁场 B交 信或号流 电=i0isni t制控，的而从使信电号产生的流振动面旋光转，化转光为强的度制调这，就是磁光制的调本原基理

。

图5.1 64.

光磁调制装

根臵倍角据角三数公式函式由（51..62）6可得到以

I 1 2 I 01 osc 2(  )

（

.16.25）7

6

然，显在 0

 

  9 0



的条下件当， 输时出光最强大，即

Im xa I0 2

 1 cos

2(   ) 

0

（5.16.8）2

当

，输出光时强小，最即

Iinm I 02

1 c so

2 (

  0 ) 

5.（1.62）9

定义

光强的调幅制度A

 Imxa I m

in

（516..3）0

由

（式51.628）和式.（.56.12）代入上式9得

到 A I 0sin 2 in s2 

5.（16.1）

3

由上可以式看出在，制角幅调度一定的情况，下当起器偏检和器透光偏轴角夹4=5时，强光调制幅度 大最

maAx I  0is 2n 0

（5.

6.312

）所

以在，磁光做制调实时验，通常起偏器和检将偏器透光轴成45  放角臵，此输时出的制光调强式 （5.16由27.知）I



 45





I0 2

(1 s n i 2)

（5.6.13）3

当=09，即时偏器和起检偏偏器方振正向交时，输出的制调强光由式（.16.25）6知

I  90



0Isi n

2



（

.561.43）

当

0=，即起偏和器偏器检振方偏向行时，平输的调制出强由式（光5.6.26）知

1

I 



0I 0cso

2

（.165.5）3

若将

出输的调制强入射光到硅电池上光，转成光换流电在经，过放器大放输大入波示，就可器观察以到被 制了调信号。的当=45，在时波示上观器察到调制幅度大的最号，信当0或==90，示波器上在可 以察到由式（观.51.64）和式（5.136.3）决5的定频信倍号。但是因 为一般都很小， 由式5（16.34）和. （式516..35可知，）输倍频信号出的幅度别分近于接直分量流 或0I 0 。．磁4光制器调光强调的深度制 磁调制器光的光调制深度强定为义



Im xa I mn iIm x aI m n

i

（.16.36）

5验实中一，般求在要=5位4时，测臵量调角制度幅和强调光深度制，为此因时调制度幅最。大当 45=，-=时磁，调光制器输出最大光，强由（5式.6.13）3

知I axm I0 21 (s i 2 n0 )

（.51.673

）当=45，=+时 ，光调磁器制出最输小光，由强式5.16.3（3）

知Im in I0 2 (  si1n2 0

)（.5163.）

由式（851.63.）7和（式.15.38）得 6maI-xmIx =aIsi02n0I，mx+Imaxa =I 0以所有

7





Ima x Imni I ma x Iim

n in 2s 0

（

.5163.）9

调

制幅角 度

为0 

12 s ni1

Im a x Im i In axm I m n

i

（.15.46）

0

式由（51.63.）9式和（.156.4）可以知0，道测得磁光制器的调制调角度幅，可就确以定磁光制调器的 光调强制深，度由于随变磁场 交B 幅度 的Bm 连可续调，或说随者输低入信号电频流的度 幅0i 续可调连， 以所光磁制调的光强调制深度 器0 连续可调。只要i选调定频率制 f（ 如f=05H0）和z输入磁励电流i0，并 在示 波器上出在读45=态状相应的 下maIx和 Imi n。 将出读 Im的ax 和Imin 值，入式代（.51.639）式（5和16.4.）0 ，可以求出光强即制深度调和调制角幅 度逐渐增大励磁。电 i0流 量测同不场磁B0 电流或 i 0的 下Imax Im和in 值做出，~0i和 i0 ~曲线，图其和 饱值即对应的为最调制幅大

度

()0axm 最大和强光调制度幅ma。

x5

.6.13

仪

介器绍

F-DMCOA -光效磁应合实综验包括仪：导滑轨光学部块件、个控两主制机、流直可稳压调电源、 踪示双波器。光学 件的放臵如元图 5.1.65所示 ，分安别有装激器光起、偏、检偏器器、测器（角偏振片含 、）制 线圈、调聚透镜、会测器探、磁铁。直电可流稳调电压通源过根连接四线电与铁磁连相，电铁既磁以可串，连也 可以联并具体连，接方式磁场方向及可通以过斯特拉计测确量。定

图5 1..5

实验6臵装

两图个控制主共机括包部分五特斯拉：、调制计信号发生器、光器激电源光功、计率选和放频器大其 。中特拉计及斯信号发生器面板如的图 .16.6(a5)示，光所率功计选和频大放面器板如图5 .16.(6)b示。

1所调零．钮旋6．激光器 电

源

．接2斯特计探拉 头7．源电关开

3．

节调号信频 4率调．节信幅度号8 ．制信调号输，出接调线制

5圈接．示波器，察观调制信号9． 斯拉特测量计值数示显板

图 5面.1.66()

控制主机（a斯拉特计）

8

1

琴键换．开关 档2．调旋零钮 ．基3频信号入端，接输电光收器接 4．倍频信号入输端接，光接电收 5器接示波器．观，基频信察号6． 接波器示，察倍观频信号 ．电源开关 87光功．率计入端，接光电输接器 9收光．功计率头表示

显

图 .56.61b( 控)主机制（功光计率）

516.4

.

验内实容

1

电．磁铁磁中头磁场心的测量（图5. 16.）7 ①直将流稳电源的两压输出（端 红“ ”黑”两端“用四）带根红手黑插头的枪连接线与磁铁相电， 连注：意般一况情，电磁下铁线两并圈联应预先(判断单磁极的个向)方 。②调节 个两头上磁端固定的螺丝使两，磁个中头心准（对验标证准中心孔完为通全光 ，）使磁头间 隙为并一数定，如：值2m0 m者或 0mm。 ③1 将斯拉计探特头与有装特斯拉的磁计效应综合实光验仪机对应五芯航空插主座连相另，外一端通过探头 臂定在固磁电铁，上并探使处头两个于磁正中头，旋心探转方头向使，磁力线垂穿过探直前头端 的霍传感尔，这器样测量的磁感出应度最大，强应特斯对计拉此测时量准确。最 调④直流稳压电节的电流调源电位节器，电流逐渐使增大，记并录同电流不况下的情磁应感强。 度然后表画图列析分电流－中心磁应感度强的线性变区域化并分，析磁应强感度饱和原的因。

电磁

铁直流稳

电源压

FDMOC--A 光效磁综合实验仪

应

mT特

拉计

调零斯探

输头

出信

号生器

发率频 幅度 波器示

激

器

光D CV3

电

上海源复旦欣科教仪天器有公司

控限制主机特斯拉（计）

5磁场量装置测接连示 意 5图.1.7 6 图磁场量测验实臵装接示意连

2正交消光．法测量

法

拉第应实效验（ 5图.168.）① 将 半体导光器激起、器偏、透镜电磁、铁、检器偏、光电接收器次放依在光臵学导上轨 ；② 将半导体激器光与机上主3V “出输相”连，将电光接收与器功光计的率输入“”端连相；

9

激

器光

起偏

透器镜

磁铁

检电器偏

探器测

F-DOMC-A

磁光效应

综实合验仪

FD-MOC -A

光效应综合磁实验仪

mT

斯特拉 计零 调探头信 号生发 器频率幅度

输出 激光 示波器

D器 3V

C输 入源电

uW2

功光计率

02W u02u0W2m W

信

号输 入调 基零 频倍频

选放频 大基频 频

倍源

电上复旦天海科欣仪器教有限司

上公复旦天海欣教仪器有科限公

控制司主（机斯拉特）计

流稳直压源

电控

主机（制光功计率

）图

5.1 .8

6正

交光法消测法拉量效第应实装验臵接示连意

③

将流恒源与电磁电铁相（注意电连铁磁个线两一圈选般并择）联； ④磁在头间放入中实样验，品品样共两种这，里择费尔德选数常较比大法拉的第光旋玻璃样。品 ⑤调节光器激使激光，次穿依起偏过、透器、镜磁中心铁样、品、检器偏并，够能被电光收器接接 收；连接光路主机，和先去拿检器，偏节激光器，调使激光正斑入好射进电探光器（测以调节探测器前 可的光阑孔的大小，激使光全完入射光进探电器）测 ，动转起器偏使光，率功计输出值最数大可以（换档调 节） ，这调节样因为，半是体激导光器输的出部分是振光，偏以实所验应前该使偏器的起起方偏向激和光器 振的方向动强的方较一致向这样，输出强光大最以后的实，中就可验以定起偏器的方固。向⑥ 于半导体激由光为部分偏振器，光可节调偏起来调节输器入强光大小；的调节检偏器，其与起使 偏器偏方振正向，这时交测到的检光信为最小号读，取此检时偏器的度1角；⑦ 打开恒电流，给源样加品恒定上场，磁看到光功可率计数增读大转，检动器，偏光功率使读数计为最 小读取此，时偏检器的度角2得，样到在该品场磁下偏的角=转2-1； ⑧关掉半导体激光器，取样品，用下高斯测计磁隙中量的磁感应强度心B 用游标卡，尺量测品厚样 度d根据公式：，V=dB可，以求出样品该费尔的常德数 V 3。磁．光制调验实（图5 1.69.）① 将 光器、激起偏器调、线圈、检偏器制、电接收光器次依放臵光学导在上轨；激光

器 起偏器调制 线圈 角测器 探测器

D-FMCOA-磁 效光应 合 实综 验

仪

D-MFO-AC磁 效 应光 合综 实 验

m仪

特T拉计

调斯零 探

头

输

出输入

号发生信器

频 率幅 示波度器

激光器

DC3

V

电源2uW

光率计

20功u 2W00W 2uWm

信

号入

调零输 频基倍 频

频放大

基频选 频倍

电源

上

海复天旦欣科教器

仪

有限公

司海上旦天复欣教科仪器限公司

有

7 图光磁制实调验接连意示

图

5 16..9

磁

调光制实装臵连接示意 10

验

②

将机主调制上信号发生部分的器“示 器” 端波与波示器 “CH1的 端相”， 观连察制信号， 调节调“幅 度 ”旋可钮节调调信制的号大小注，不意要使制调信号形变即(失不真)调节“,率”频旋钮微调可调制信 号的频率 ③ ；激将器光主与机上“3 输出”V相，调节激连器，使光光从调制激线圈心中品样穿中，过并能被够光 电接收接器收 ④ 将调制线；圈与主上调机制信号生发器部分“的出”端用输频线相音； ⑤连将 光电收接与主器机上信输入号分部的基频”“端连相； Q9 用连线接频放大部选的“分频基端” 示与器的波“H2C端；”⑥ 用波器示观察频信基号，节调制信号发调生器分部的频率”“钮，旋基频使号信强，调最检节 器与偏偏起器夹角，的观察频信号基变的； 化 ⑦调检节偏到消器光臵附近位将，电光接收器与机主上信输入部号的“分倍频”端相连，时将示 波同器“C的2”端与H频选大放分部的倍“频”相端连，调节制调信发生号部器的分“频率”钮旋，使倍频 信号最强，微检调器，偏察观信变号，当检化偏与起器器正偏时交，消即位臵光，可以察观到稳定的倍 频信号。 4磁光调．倍制频法量法测拉效应实验（第图 5.1.10） ①6 半将导体激光器、偏起器、镜透电磁、、调铁制圈线有、测机微的构偏器检光电、收接器次依 臵放光在导轨学；上② 在 磁铁电磁中头间放实验入品，样 将流恒源与电电铁相磁， 将连主机上调信制发号器生分部的“ 示器”波与示端器波的“HC1”相连端；将光器与激主机“3V 上出”输相连调节，光激，使器光依激穿次过 元各，件并够被光电接能器收接；将调收线圈与制机上主制调号发信器部分生“输的出端用音频”线相连 将；电接光器收主与机上号输入部信分“的基频”相连端用 Q9 线连；接选频放部大分“基的”频与端波 示的“C器H”2端 ；③ 示波用器察观基频号信 旋转，偏检到器消光臵附近位 将，光接电收与主机器信上号输入部分 的“倍 频端相”，连同将时示波的器“C2H端与”选频大放部的分“倍”端频相连微调检偏，的侧器器到可以 微察到稳定的观频倍信，读号此取检偏时器角度1的 ； 打④恒流电开源，样给加上品定磁场恒，看到倍可信频发生号变化调，节偏器的侧微检至再器看次到 定的倍稳信频号读，取时检偏器此的度角2，到得样在该磁品场下偏的转角2=-；1 关⑤掉导体激半器光，取下样，品用高斯测计磁隙中量心的感磁强度应 B，用标卡游测尺量样厚品 d，根度

据公式：V=d，B以求出该样品可的尔德费常 V。

数激器 光偏器 透起镜 电铁 调制磁圈线 测器 角测探

F器-MODC-A磁 效光综合应实仪

m验T特

斯计拉

调零探头 输

出F

-MDO-C A光效应磁合综实验仪

入输

光率计 功激光器 源

2u电 20Wu 2W0uW0 mW2调零 C 3V

D号信入输

频 倍基频

选频放大

频 倍频

电基

源号信发生

器频率 度 幅示波器

上复旦海欣天教科仪有限公器 上海司旦天欣复教仪科有限器司公

8

磁调制倍频光测法法拉量效应第连接意示图图 5 1..601倍频法测量法 第效应实拉验臵连装接示意

11

注【意项】事①

实验不时将要直流大光强信号的接直输进入频选放器大以，避免放大对器损坏的 。②起偏 和检器器都偏是两装个有偏片的转振，盘数精读度为都 1，仪器还配有一个装螺旋有测头 的微盘，转盘中转同装样偏有片，其中外振盘转精的度为也 1螺旋，测微的头度精 为001.m，测m量范围为8 mm，将即位移角化为直线转移，实现角度的精位确量。 ③ 测实验仪的磁电的铁个磁两头间可距调节以这，不样同宽的样品均可以放臵于磁度中间，场且实并验 中可以将手形臂斯特计拉探固定架头量中心磁测场的磁感应强度 ④。 实验结束后将，验实样及各品件元下取，依放次手入提件零箱。内意不注要用手摸样品触的光透 。面 ⑤样及品制线圈调内磁光的璃玻易为损，人为损件坏不保修在围内，范使用时加倍小应。心 ⑥ 验时实应注意流直压电稳源电和磁不铁要近示靠波器，因电为里的变压器或源电磁者铁生产的 磁场会响电影枪，子引起示器波的不定。 ⑦稳 正交消光用测法样品量尔德费常数时必，注意加须磁后场要求保样证在磁品中的场位不发生臵 化变否则，路光变会影改到响量结果测 。 ⑧完实成时，注意测验量环境不要大的有动振外界，不有要的光源光强大变化。好最在室内完成暗相关 验。实

5.165.

数据

处理

1．

磁电磁头中心磁场的铁测量 别分磁头取隙为 间0c2 和m10c ，测m出励电磁 I流 与心中场磁感应磁度 强B关系 曲，通线过图法作 析线分范围性并求，出B~ I 系关式 。2正交消光法测．量拉法第应效实 验量法拉测第旋光玻的璃尔德常数费V 并 算不计确度定 3。磁．调制实光 记录验调制波形，据磁根调制光理分原析原。因4．磁 调制光频倍测量法拉法第应效实（选验做 倍频法测）偏转角和量中心磁场磁应感度之强关系间曲线，计算玻冕的费璃德尔常。

数5.166

.思

题考

① 电铁的磁磁现剩象对会实验据数记带录来一程度的影响定请问，验实程过用中方何法能够消除 剩现磁象 ？ 光②检测器电前面有一个可调阑光实验时可，调节合适以的光通孔，通光

孔的小大节有何意义？ ③调正交 光消法测法量拉效第应验实中用的是旋光玻璃采品样如果费尔德常，数较小的品样，相则 磁场同下偏转角的的变是大还是减？小

12