磁光效应实验

磁光效应

磁光效应的概念

在磁场的作用下，物质的电磁特性（如磁导率、磁化强度、磁

畴结构等）会发生变化，使光波在其内部的传输特性（如偏振状

态、光强、相位、传输方向等）也随之发生变化的现象称为磁光

效应。磁光效应包括法拉第效应、克尔效应、塞曼效应、磁致双

折射效应以及后来发现的磁圆振二向色性、磁线振二向色性、磁

激发光散射、磁场光吸收、磁离子体效应和光磁效等，其中人们

所熟悉的磁光效应是前四种。

:透射光

法拉第效应是指一束线偏振光沿外加磁场方向通过置于磁

场中的介质时，透射光的偏振化方向相对于入射光的偏振化方向

转过一定角度OF的现象，如图1所示。通常，材料中的法拉第

转角与样品长度L和磁场强度H有以下关系：

0E=HLV

其中，V为Verdet常数，是物质固有的比例系数，单位是min/(Oe

•cm)o

磁光介质层

克尔效应示意图2

线偏振光入射到磁光介质表面反射出去时，反射光偏振而相

对于入射光偏振面转过一定角度〃匕此现象称之为克尔效应，

如图2所示。克尔效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质

的磁化强度与反射面垂直、与反射面和入射面平行、与反射面平

行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔效应的磁致旋光都

正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明

显的磁致旋光。克尔效应最重要的应用是观察铁磁体的磁畴。

(3)塞曼效应

磁场作用下，发光体的光谱线发生分裂的现象称之为塞曼效

应。其中谱线分裂为2条(顺磁场方向观察)或3条(垂直于磁

场方向观察）的为正常塞曼效应；3条以上的为反常塞曼效应。

塞曼效应是由于外磁场对电子的轨道磁矩和自旋磁矩的作用使

能级分裂而产生的，分裂的条数随能级的类别而不同。

（4）磁致线双折射效应

当光以不同于磁场方向通过置于磁场中的介质时，会出现像

单轴晶体那样的双折射现象，称为磁致线双折射效应。磁致线双

折射效应包括科顿-穆顿效应和瓦格特效应。通常把铁磁和亚铁

磁介质中的磁致线双折射称为科顿-穆顿效应，反铁磁介质中的

磁致线双折射称为瓦格特效应。

法拉第磁光效应实验

一、实验目的

1、了解法拉第磁光效应基本原理。

2、熟悉法拉第磁光效应实验器材，掌握实验方法及步

骤，并获得明显的实验想象。

二、实验器材

磁光调制实验仪（光电倍增管、高压直流电源、检流

计）

检流计

实验器材示意图3

三、实验原理

当平面偏振光穿透某种介质时，若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，实验表明其旋转

角。正比于外加的磁场强度”，这种现象称为法拉第效应，

也称磁致旋光效应，简称磁光效应，即

9=HLV

式中，L为光波介质中的路径；V为表征磁致旋光效应特征

的比例系数，称为韦尔代常数。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科制成具有光调制、光开关、光隔离、

光偏转等功能型磁光器件，其中磁光调制为最典型的一种。

四、实验内容

1、实验前准备

（1）在光具座的滑座上放置好激光器和光电接收器，将

激光器、钺玻璃介质磁光调制器以及检偏器一体的光电接收

器的组件连接到位。检偏器的两刻度盘均预置在。位。

（2）光路准直：打开激光器，调节旋钮，是光束达到足

够光强。调节激光器位置，使得光束与光具座导轨平行并落

在接收部件中心点上，并固定。

（3）调节激光强度到适当程度，并做以上步骤。

（4）插入镜片，务使激光束止投射过。为使激光能止透

射过磁光介质，必需反复对激光、磁光调制介质与光电接收

孔三者加以准直调制。（为获得较好实验效果，光量宜调节

在光强指示为0.1至6.5的范围之内。）

2,实验内容

（1）观察磁光调制现象。

（2）测量调制深度与调制角幅度。

五、注意事项

（防止强光激光束长时间照射导致光敏管疲劳或损坏，调

节或