2022-2023学年高二物理 磁光效应(Magneto-optical effect) 竞赛课件(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理 磁光效应(Magneto-optical effect) 竞赛课件(共12张PPT)

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磁光效应(Magneto-optical effect)
磁光效应(Magneto-optical effect)直线偏振光通过放在磁场中的透明介质(如玻璃)时发生旋光现象(1)磁致旋光---磁光Faraday效应----一次电光效应所需电压比Kerr效应要低,同样可做成高速开关法拉第 (Michael Faraday,1791—1867)
伟大的英国物理学家、化学家。法拉第
出身贫寒,自学成才,工作勤奋,热心科普
工作,是实验大师。他发现了电磁感应现象、
法拉第电解定律和磁致旋光效应,提出了力
线和场的概念,主张自然界的各种力相互有
关,反对超距作用的观点。J.C.麦克斯韦电磁
场理论是在法拉第工作的基础上建立的。
法拉第的主要著作有《电学实验研究》、《化学和物理学实验研究》、《日记》。
1845年8月,法拉第研究电和磁对偏振光的影响,9月用过去研制的重玻璃做实验,发现原来没有旋光性的重玻璃在强磁场的作用下产生旋光性,使偏振光的偏振面发生偏转。这是人类第一次认识到电磁现象和光现象之间的关系。磁致旋光效应后来称为法拉第效应。
磁致旋光效应 Opto-magnetic effect
The Faraday effect: the polarization rotation is proportional to the Verdet constant
b = V B d
where b is the polarization rotation angle, B is the magnetic field strength,
d is the distance, and V is the "Verdet constant" of the material.
实验还表明,磁致旋光性与天然旋光性是有差别的。天然旋光性的右旋和左旋取决于物质的结构,与光的传播方向无关;磁致旋光性的右旋和左旋与光相对于磁场的传播方向有关,若光沿磁场方向传播是左旋的,则逆着磁场方向传播变为右旋。
所以,线偏振光往返两次通过天然旋光物质,振动面将恢复到原先的方位。
而线偏振光往返两次通过磁致旋光物质情况就不同了,如果光沿磁场方向通过,振动面左旋了q角,那么当它沿原路径逆着磁场返回时,物质变为右旋的,振动面又旋转了q角,这样往返两次通过同一物质振动面共旋转了2q角。
利用磁致旋光的这种性质,可以制成光隔离器、光调制器等器件。
Faraday Rotators
中国制法拉第旋转器
(1)磁致旋光---磁光Faraday效应实验发现: 旋转角Faraday效应Verdet常数,与材料性质、温度、波长等有关Verdet常数>0左旋;Verdet常数<0右旋;如:玻璃Verdet常数(500nm时)~0.0166o/厘米/高斯控制电压,即可控制旋光角的大小和方向,从而控制第二个偏振片后的光强光调制器光信号的调制--通过光调制器,将携带信息的电信号通过光调制器转换成调制的光信号。调制器被调制的光信号入射光束激光器电信号包括:幅度调制、频率调制、相位调制、偏振调制正向通过 :反向通过 :图示:天然物质的旋光性Faraday旋光效应与天然旋光物质的旋光的比较上图示:天然物质的旋光性,旋转角方向与光的传播方向有关下图示:Faraday效应中的旋光性,旋转角方向与传播方向无关,只与磁场方向有关。

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