CN103456206A - 法拉第效应实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物理实验设备技术领域，尤其涉及一种法拉第效应实验装置，包括依次安装在平台上的激光光源、起偏器、检偏器以及光电探测器，所述起偏器和检偏器之间设有法拉第电磁感应机构，其特征在于：所述法拉第电磁感应机构主要由线圈架、法拉第晶体、线圈导线以及导磁电工纯铁架构成，所述线圈导线缠绕在所述线圈架上，所述线圈架中间开有圆柱孔，所述法拉第晶体安装在所述圆柱孔内，所述线圈架设置在所述导磁电工纯铁架中间的左右卡具中间，所述导磁电工纯铁架上设有通光孔，所述通光孔与法拉第晶体的中心在同一轴线上。
Description
技术领域
本发明涉及物理实验设备技术领域，尤其涉及一种法拉第效应实验装置。
背景技术
法拉第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：当一束线偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，亦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。
法拉第效应有许多方面的应用，它可以作为物质结构研究的手段，如在半导体物理的研究中，它可以用来测量载池子的有效质量和提供能带结构的知识；特别是在激光技术中，利用法拉第效应的特性，制成了光波隔离器或单通器。此外，在激光通讯、激光雷达等技术中，也应用了基于法拉第效应的光频环行器、调制器等。
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L成正比，即
其中
叫做费尔德常数。
在实验的过程中，保持光通路中光束直径在法拉第晶体内大小不变，和法拉第晶体处的磁场强度的均匀和稳定是非常重要的。
现有的实验装置，大多用的都是连续光谱光源加单色仪产生单色光，其准直性较差，在晶体内，其光束大小不一致。大多是晶体的通光方向两端用两个通电线圈产生磁场，由于晶体在线圈外，晶体内部的磁场强度不均匀；在晶体位置发生移动时，晶体内部磁场产生变化；由于磁场的不均匀，测量磁场时，探头和晶体所处位置不同时，测量的结果有所偏差。起偏器和检偏器的角度获取，是通过刻度盘上的刻度，人眼来进行读数，误差较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种法拉第效应实验装置，能够保持光通路中光束直径在法拉第晶体内大小不变，使法拉第晶体处于均匀和稳定的磁场中，从而降低最终结果的误差。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种法拉第效应实验装置，包括依次安装在平台上的光源、起偏器、检偏器以及光电探测器，所述起偏器和检偏器之间设有法拉第电磁感应机构，所述法拉第电磁感应机构主要由线圈架、法拉第晶体、线圈导线以及导磁电工纯铁架构成，所述线圈导线缠绕在所述线圈架上，所述线圈架中间开有圆柱孔，所述法拉第晶体安装在所述圆柱孔内，所述线圈架设置在所述导磁电工纯铁架中间的左右卡具中间，所述导磁电工纯铁架上设有通光孔，所述通光孔与法拉第晶体的中心在同一轴线上。
所述光源为激光光源，所述激光光源为氦氖激光器，功率1.5mW。
所述起偏器、检偏器为偏振片或格兰棱镜，其由带细分器的步进电机驱动。
所述光电探测器连接一个数显装置，实时显示当前光强值。
本发明的有益效果是: 本发明采用激光光源，准直性好，光通路中光束直径在法拉第晶体内大小不变；本发明采用带细分器的步进电机驱动起偏器、检偏器，其精度可达到0.0375°，且重复性好；本发明将晶体放置在线圈架的内部，线圈架上缠绕线圈，从而使得线圈产生的磁场强度均匀稳定，在晶体位置发生移动的情况下，晶体内部磁场也不会发生变化，提高了测量的精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中法拉第电磁感应机构的结构示意图；
图中：1、激光光源；2、起偏器；3、法拉第电磁感应机构；4、检偏器；5、光电探测器；6、带细分器的步进电机；7、线圈架； 8、法拉第晶体；9、线圈导线；10、导磁电工纯铁架；11、通光孔。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图所示，一种法拉第效应实验装置，包括依次安装在平台上的激光光源1、起偏器2、检偏器4以及光电探测器5，所述起偏器和检偏器由带细分器的步进电机6驱动，所述起偏器和检偏器之间设有法拉第电磁感应机构3。
在本发明中，所述法拉第电磁感应机构主要由线圈架7、法拉第晶体8、线圈导线9以及导磁电工纯铁架10构成，所述线圈导线缠绕在所述线圈架上，所述线圈架中间开有圆柱孔，所述法拉第晶体安装在所述圆柱孔内，所述线圈架设置在所述导磁电工纯铁架中间的左右卡具中间，所述导磁电工纯铁架上设有通光孔11，所述通光孔与法拉第晶体的中心在同一轴线上，单色光穿过通光孔照射在法拉第晶体上。
在本发明中，所述激光光源为氦氖激光器，功率1.5mW，所述起偏器、检偏器为偏振片或格兰棱镜，其由带细分器的步进电机驱动。所述光电探测器连接一个数显装置，实时显示当前光强值。
用激光器产生高准直性的激光，再通过起偏器产生线偏振光，线偏振光通过法拉第晶体，再通过检偏器，打在光电探测器上由光电探测器检测能量。首先由步进电机驱动检偏器使其位置处于光电探测器检测到能量最小的消光状态，然后由通电线圈在晶体上产生磁场，线偏振光在法拉第效应的作用下，其偏振方向产生偏转，这时需要检偏器再转过一定角度，才能再次使系统处于消光状态。此时可以由检偏器旋转的角度得到法拉第效应产生的旋转角。
使用本发明的用法拉第晶体和线圈测量法拉第效应特性实验装置测量时，接通激光光源1，通过起偏器2产生线偏振光。光透过通光孔11打在法拉给线圈导线加上电流，其产生的磁场作用在法拉第晶体8上。由于法拉第效应，线偏振光的偏振方向发生偏转，其偏转的角度可以通过检偏器和光电探测器检测出来。进而可以完成测定法拉第晶体的费尔德常数，模拟磁光通信等实验。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种法拉第效应实验装置，包括依次安装在平台上的光源、起偏器、检偏器以及光电探测器，所述起偏器和检偏器之间设有法拉第电磁感应机构，其特征在于：所述法拉第电磁感应机构主要由线圈架、法拉第晶体、线圈导线以及导磁电工纯铁架构成，所述线圈导线缠绕在所述线圈架上，所述线圈架中间开有圆柱孔，所述法拉第晶体安装在所述圆柱孔内，所述线圈架设置在所述导磁电工纯铁架中间的左右卡具中间，所述导磁电工纯铁架上设有通光孔，所述通光孔与法拉第晶体的中心在同一轴线上。
2.根据权利要求1所述的法拉第效应实验装置，其特征在于：所述光源为激光光源，所述激光光源为氦氖激光器，功率1.5mW。
3.根据权利要求2所述的法拉第效应实验装置，其特征在于：所述起偏器、检偏器为偏振片或格兰棱镜，其由带细分器的步进电机驱动。
4.根据权利要求1或2或3所述的法拉第效应实验装置，其特征在于：所述光电探测器连接一个数显装置，实时显示当前光强值。
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