发布时间 : 星期四 文章物理研究性实验报告_法拉第磁光效应更新完毕开始阅读
基础物理实验研究性报告
I?I0cos2? （5.16.25）
式中，I0为起偏器同检偏器的透光轴之间夹角??=0或??=? 时的输出光强。若在两个偏振器之间加一个由励磁线圈（调制线圈）、磁光调制晶体和低频信号源组成的低频调制器（参见图5.16.3），则调制励磁线圈所产生的正弦交变磁场B=B0sin?t，能够使磁光调制晶体产生交变的振动面转角?=??0sin?t，?0称为调制角幅度。此时输出光强由式（5.16.25）变为
I?I0cos2(???)?I0cos2(???0sin?t) （5.16.26）
由式（5.16.26）可知，当??一定时，输出光强I仅随??变化，因为??是受交变磁场B或信号电流i=i0sin?t控制的，从而使信号电流产生的光振动面旋转，转化为光的强度调制，这就是磁光调制的基本原理。
图5.16.3 磁光调制装置
根据倍角三角函数公式由式（5.16.26）可以得到
I?1I0?1?cos2(???)? （5.16.27） 2显然，在0?????90?的条件下，当????? 时输出光强最大，即
Imax?I0?1?cos2(???0)? （5.16.28） 2当????时，输出光强最小，即
Imin?I0?1?cos2(???0)? （5.16.29） 2定义光强的调制幅度
A?Imax?Imin （5.16.30）
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由式（5.16.28）和式（5.16.29）代入上式得到
A?I0sin2?sin2? （5.16.31）
由上式可以看出，在调制角幅度??一定的情况下，当起偏器和检偏器透光轴夹角
?=45?时，光强调制幅度最大
Amax?I0sin2?0 （5.16.32）
所以，在做磁光调制实验时，通常将起偏器和检偏器透光轴成45?角放置，此时输出的调制光强由式（5.16.27）知
I??45??I0(1?sin2?) （5.16.33） 2当?=90?时，即起偏器和检偏器偏振方向正交时，输出的调制光强由式（5.16.26）知
I??90??I0sin2? （5.16.34）
当?=0?，即起偏器和检偏器偏振方向平行时，输出的调制光强由式（5.16.26）知
I??0??I0cos2? （5.16.35）
若将输出的调制光强入射到硅光电池上，转换成光电流，在经过放大器放大输入示波器，就可以观察到被调制了的信号。当?=45?时，在示波器上观察到调制幅度最大的信号，当?=0?或?=90?，在示波器上可以观察到由式（5.16.34）和式（5.16.35）决定的倍频信号。但是因为?一般都很小，由式（5.16.34）和式（5.16.35）可知，输出倍频信号的幅度分别接近于直流分量0或I0。
三：仪器介绍
FD-MOC-A磁光效应综合实验仪包括：导轨滑块光学部件、两个控制主机、直流可调稳压电源、双踪示波器。
光学元件的放置如图5.16.5所示，分别安装有激光器、起偏器、检偏器、测角器（含偏振片）、调制线圈、会聚透镜、探测器、电磁铁。直流可调稳压电源通过四根连接线与电磁铁相连，电磁铁既可以串连，也可以并联，具体连接方式及磁场方向可以通过特斯拉计测量确定。
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图5.16.4 实验装置图
两个控制主机共包括五部分：特斯拉计、调制信号发生器、激光器电源、光
1．调零旋钮 2．接特斯拉计探头 3．调节信号频率 4．调节信号幅度 5．接示波器，观察调制信号 6．激光器电源 7．电源开关 8．调制信号输出，接调制线圈 9．特斯拉计测量数值显示面板 图5.16.5(a) 控制主机（特斯拉计） 功率计和选频放大器。其中特斯拉计及信号发生器的面板如图5.16.5(a)所示，光功率计和选频放大器面板如图5.16.5(b)所示。
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1．琴键换档开关 2．调零旋钮 3．基频信号输入端，接光电接收器 4．倍频信号输入端，接光电接收器 5．接示波器，观察基频信号 6．接示波器，观察倍频信号 7．电源开关 8．光功率计输入端，接光电接收器 9．光功率计表头显示 图5.16.5(b) 控制主机（光功率计） 四：实验内容
1．电磁铁磁头中心磁场的测量（图5.16.6）
错误！未找到引用源。 将直流稳压电源的两输出端（“红”“黑”两端）用四根带红黑手枪插头的连接线与电磁铁相连，注意：一般情况下，电磁铁两线圈并联(应预先判断单个磁极的方向)。
② 调节两个磁头上端的固定螺丝，使两个磁头中心对准（验证标准为中心孔完全通光），并使磁头间隙为一定数值，如：20mm或者10mm。
③ 将特斯拉计探头与装有特斯拉计的磁光效应综合实验仪主机对应五芯航空插座相连，另外一端通过探头臂固定在电磁铁上，并使探头处于两个磁头正中心，旋转探头方向，使磁力线垂直穿过探头前端的霍尔传感器，这样测量出的磁感应强度最大，对应特斯拉计此时测量最准确。
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