磁致旋光实验.pptVIP

磁致旋光 ——法拉第效应 概述 1.背景介绍 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。 2.实际应用 法拉第效应可用于混合碳水化合物成分分析和分子结构研究。近年来在激光技术中这一效应被利用来制作光隔离器和红外调制器。 该效应也可用来分析碳氢化合物，因每种碳氢化合物有各自的磁致旋光特性；在光谱研究中，可借以得到关于激发能级的有关知识；在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。 实验目的： （1）观察法拉第效应产生的现象； （2）利用消光法检测法拉第磁光玻 璃的费尔德常数，并与厂家提 供的数据做比较。 实验原理 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，就会观察到光偏振面经过样品后转过一个角度，也就是说，磁场使介质具有了旋光性，改变了光偏振面的角度，这种现象称为法拉第效应。实验表明，在磁场不是非常强的情况下，偏振面旋转的角度θ与光波在介质中走过的路程L及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比，即θ=VBL，比例系数V是由物质和工作波长决定的，表征物质的磁场特性，这个系数称为费尔德常量。几乎所有物质(包括气体、液体、固体)都存在法拉第效应。不同的物质，偏振面旋转的方向也不相同。习惯上规定，偏振面旋转方向与产生磁场的螺线管电流方向一致时叫做正旋(V 0)，否则叫做负旋(V 0)。 θ=VBL，V=θ/BL，当我们知道了θ，B，L之后我们就能算出费尔德常熟V，从而与从厂家得到的值作比较。 实验仪器介绍 实验步骤 1.按顺序排列好激光器，起偏器，线圈，检偏器， 光屏 ，各个仪器轴线在一条光路上。 2.在线圈之间加入磁光玻璃，打开激光器，使激光 通过起偏器，变成线偏振光，通过磁光玻璃及检 偏器后打在光屏上。 3.不加磁场，先旋转检偏器来消光，记下此时检 偏器对应的度数，加磁场，再次旋转检偏器来 消光，记下此时检偏器对应的度数。 4.取下磁光玻璃，用特斯拉计对不同位置磁场进 行测量，记录五组数据，断开电源，在测量一 次磁场，记为剩磁。 注意事项 1.由于我们的实验中存在剩磁，所以计算公式要改 为V=θ/(B-B0)L，其中B0为剩磁。 2. 在装上磁光玻璃时就要考虑到，取下磁光玻璃时， 不能改变两个线圈之间的距离，所以磁光玻璃不 能夹的太紧。 3.由于检偏器在用来进行第二次消光时，往两个 方向进行旋转，都能达到消光效果，但是，由 于仪器的限制，这里只有旋转角度比较小的那 个值才是正确的。 数据处理 角度（°） 磁场强度（mT） 剩磁 (mT) V (min/Oe*cm) 误差 (%) 角度1 角度2 差值 强度1 强度2 强度3 强度4 强度5 平均值 1 257.5 269 11.5 203 203 201 203 205 203 3 0.345 4.55 2 184.7 199.2 14.5 257 247 262 265 263 258.8 3 0.340 3.06 3 184.5 197.9 13.4 242 243 244 243 248 244 3 0.337 1.09 4 184.2 197 12.8 236 239 237 236 235 236.6 4 0.330 0.05 5 184.5 197.2 12.7 233 234 233 233 232 233 4 0.333 0.83 6 210.8 223.9 13.1 241 239 240 239 239 239.6 4 0.336 1.10 问题 怎样保证是均匀磁场？ 为什么实验数据偏大？ 光的偏转方向与光的传播方向是否有关？ * *