磁光调制实验报告

法拉第效应0810290 赵志强————实验报告一、实验目的1．了解磁光效应现象和法拉第效应的机理2．测量磁致旋光角，验证法拉第—费尔德定律θ=VBL3．法拉第效应与自然旋光的区别4．了解磁光调制原理二、实验原理1845年，法拉第在探索电磁现象和光学现象之间的联系时发现，当平面偏振光穿透某种介质时，若在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θ正比于外加的磁场强度B，这种现象称为法拉第（Faraday）效应，也称磁致旋光效应或磁光效应。

法拉第效应的定量描述是法拉第—费尔德定律θ=VBl （1）式中θ为旋光角，B为磁场磁感强度，L为光波在介质中的路径，V为表征磁致旋光效应特征的比例系数，称为维尔德（Verdet）常数。

三、实验装置1、光源系统：白炽灯光源，单色仪，聚光灯筒，起偏镜；2、磁场系统：电磁铁，激磁电源，高斯计；3、样品介质系统：样品介质，样品盒；4、旋光角监测系统：检偏测角仪，光电倍增管，直流复射式检流计，高压电源；四、实验内容测量法拉第旋光角，并记录数据五、数据记录六、数据处理1、λ~ϕ关系曲线B=2000Gauss765432B=4000Gauss2、不同波长下，磁场与偏转角的关系λ=4600nm λ=5000nmλ=5400nmλ=5800nm七、注意事项1.当励磁电流较高时（2A以上），螺线管会发热，属正常现象。

但如果工作时间较长，应断电冷却后再继续工作。

2.螺线管两端有挡片，玻璃样品只能从螺线管有活动挡片的一端放入/取出。

实验中注意不要打碎样品。

3.实验结束时要将磁场电流减小到0，关掉仪器电源，整理好仪器，填写好仪器记录。

实验四、磁光调制实验[实验目的]1.了解法拉第效应的工作原理；2.掌握磁光调制器件性能参数的测量方法；[实验原理]原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。

具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。

对于不同的介质其振动面的旋转方向不同，顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，反之，则称为左旋或负旋介质。

ψ＝VlBcosα式中，ψ为振动面旋转的角度， l为光程，B为磁感应强度，α为光线与磁场的夹角，V为比例常数，称费尔德常数，单位rad/Tm，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。

对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关。

这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。

就是说，天然旋光性物质，它的振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。

例如，光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。

可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。

因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。

图1 磁光调制器结构简图磁光调制器就是根据法拉第效应制成的，其结构见图67-1。

将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬CrBr3）置于激磁线圈中。

在它的左右两边，各加一个偏振片。

安装时，使它们的光轴彼此垂直。

没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。

达到检偏振片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏振片无光输出。

有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片则有光输出。

光输出的强弱与磁致的旋转角ψ有关。

电光调制实验一 实验原理电光调制实验仪作为高等院校新一代的物理实验仪器，在基础物理实验和相关专业的实验中用以研究电场和光场相互作用的物理过程，也适用于光通讯与光信息处理的实验研究。

电光调制器的调制信号频率可达 Hz 量级，因而在激光通讯、激光显示等领域中有广泛的应用。

（一）电光调制原理某些晶体在外加电场的作用下，其折射率随外加电场的改变而发生变化的现象称为电光效应，利用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制，构成电光调制器。

电光效应分为两种类型：（1）一级电光（泡克尔斯—Pockels ）效应，介质折射率变化正比于电场强度。

（2）二级电光（克尔—Kerr ）效应，介质折射率变化与电场强度的平方成正比。

本实验仪使用铌酸锂（LiNbO 3）晶体作电光介质，组成横向调制（外加电场与光传播方向垂直）的一级电光效应。

图1 横向电光效应示意图如图1所示，入射光方向平行于晶体光轴（Z 轴方向），在平行于X 轴的外加电场（E ）作用下，晶体的主轴X 轴和Y 轴绕Z 轴旋转45°，形成新的主轴X ’轴—Y ’轴（Z 轴不变），它们的感生折射率差为Δn ，并正比于所施加的电场强度E ：rE n n 30=∆式中r 为与晶体结构及温度有关的参量，称为电光系数。

n 0为晶体对寻常光的折射率。

当一束线偏振光从长度为l 、厚度为d 的晶体中出射时，由于晶体折射率10910~10１的差异而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差δ，它是外加电场E 的函数： U d l r n rE n nl ⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆=3030222λπλπλπδ (1) 式中λ为入射光波的波长；同时为测量方便起见，电场强度用晶体两极面间的电压来表示，即U=Ed 。

当相差πδ=时，所加电压l d r n U U 302λπ== (2) πU 称为半波电压，它是一个可用以表征电光调制时电压对相差影响大小的重要物理量。

声光电光磁光实验实验报告声光电光磁光实验实验报告一、实验目的本次实验旨在探究声光电磁波的基本性质，了解其产生、传播和检测方式，并通过实验验证相应理论知识。

二、实验器材1. 声波发生器2. 光电探测器3. 红外线发射管4. 红外线接收管5. 电源、示波器等三、声波实验1. 实验原理：通过调节声波发生器的频率和振幅，产生不同频率和振幅的声波，并利用麦克风将其转换为电信号，最后通过示波器显示出来。

2. 实验步骤：（1）将声波发生器接入电源，并调节其频率和振幅；（2）将麦克风接入示波器，并将其放置在距离声波发生器一定距离的位置；（3）观察示波器上显示出来的图像，记录下不同频率和振幅下的情况；（4）根据观察结果，分析并总结出声波产生、传播和检测的规律。

四、光电实验1. 实验原理：将光照射到光电探测器上，通过光电效应将其转换为电信号，并通过示波器显示出来。

2. 实验步骤：（1）将光电探测器接入示波器，并调节其灵敏度；（2）将白炽灯或激光指针等光源照射到光电探测器上；（3）观察示波器上显示出来的图像，记录下不同强度和颜色的光照射下的情况；（4）根据观察结果，分析并总结出光的产生、传播和检测的规律。

五、红外线实验1. 实验原理：利用红外线发射管发射红外线信号，通过红外线接收管将其接收并转换为电信号，并通过示波器显示出来。

2. 实验步骤：（1）将红外线发射管和红外线接收管分别接入电源，并调节其频率和振幅；（2）将红外线发射管对准红外线接收管，调节距离，使其能够正常工作；（3）观察示波器上显示出来的图像，记录下不同频率和振幅下的情况；（4）根据观察结果，分析并总结出红外线的产生、传播和检测的规律。

六、电磁波实验1. 实验原理：通过电路中的振荡器产生高频电磁波信号，利用天线将其发射出去，并通过接收器将其接收并转换为电信号，并通过示波器显示出来。

2. 实验步骤：（1）将振荡器接入电源，并调节其频率和振幅；（2）将天线连接到振荡器上，并调节距离和方向，使其能够正常工作；（3）将接收器连接到示波器上，并调节灵敏度；（4）观察示波器上显示出来的图像，记录下不同频率和振幅下的情况；（5）根据观察结果，分析并总结出电磁波的产生、传播和检测的规律。

磁光调制实验报告-回复通过建立磁光调制实验系统，掌握磁光效应的原理和应用，并实现对载波的二进制调制、解调和调频过程的观测。

实验原理：磁光效应是指介质中的光在磁场作用下偏振状态的旋转或偏振面的移动。

在磁光效应中，光的振动方向和介质中的磁场方向垂直且相邻两个振动方向的偏转角之间存在比例关系。

在实验中，我们采用了单频光源结合锁相放大器的方式对载波进行调制。

首先，将激光光源通过分束器分为两束，分别经过两个图像旋转器使两束光分别旋转α和−α角，接着将这两束光的振动方向合成一束，指向振荡器的P极板，进而进入样品。

此时，当样品中存在磁场时，光的偏振方向会发生改变。

最后，通过锁相放大器对输出信号进行检测和解调，得到载波的调制信息。

实验装置:实验的主要装置包括激光光源、分束器、图像旋转器、P极板、样品室、锁相放大器等。

实验步骤：1、首先将实验中使用的磁光介质（GdIG）放入样品室中，设置样品温度。

2、打开激光光源和分束器。

将激光光源通过分束器分为两束，分别经过两个图像旋转器使两束光分别旋转α和−α角，合成一束射向P极板的偏振光。

3、打开样品室，并将振荡器调至合适频率并置于样品室中间。

4、给样品加上磁场，调节样品室压强，控制样品温度，使样品处于稳定的工作状态。

5、开启锁相放大器，调节放大器的增益，将输出信号进行检测和解调，得到载波的调制信息，观测得到的曲线图像。

实验结果：实验中得到了不同频率射到GdIG中的激光光的偏振角度，以及载波的调制信息。

调制信息的幅度和相位与磁场的存在和强度有关，从实验结果中可以得到磁场的强度大小和方向对载波调制效果的影响。

实验结论：本实验通过建立磁光调制实验系统，掌握了磁光效应的原理和应用，实现了对载波的二进制调制、解调和调频过程的观测。

实验结果表明，磁场强度的大小和方向对载波调制效果具有明显的影响，为后续磁光效应在通讯和信息处理领域的应用提供了实验基础和方法。

实验七 磁光调制实验一、 实验背景介绍（一）概述磁光调制是利用某些晶体的磁光效应，对光信号进行调制，使光信号的幅度随着调制信号的变化而变化，实现把调制信号加载到光信号上。

磁光调制在光电检测，光通讯，光显示等领域有着广泛的应用。

（二）磁光效应原理 磁光效应置于外磁场中的物体，在光与外磁场作用下，其光学特性（如吸光特性，折射率等）发生变化的现象。

法拉第效应 1845年由M.法拉第发现。

当线偏振光（见光的偏振）在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转角度θ与磁感应强度B 和光穿越介质的长度l 的乘积成正比，即V B L θ=⋅⋅，比例系数V 称为费尔德常数，与介质性质及光波频率有关。

偏转方向取决于介质性质和磁场方向。

2 直流磁光调制当线偏振光平行于外磁场入射磁光介质的表面时，偏振光的光强I 可以分解成如图2所示的左旋圆偏振光I L 和右旋圆偏振光I R ，对应的电矢量为E L 和E R ，两者旋转方向相反。

在磁场作用下，处于磁场中的介质呈现各向异性，由于介质对两者具有不同的折射率n L 和n R ，E L 的传播速度与E R 不同，当它们穿过厚度为L 的介质后会产生相位差，E L 与E R 旋转角度为θL 与θR ，合成电矢量则旋转一个角度θ。

2L L n L πθλ= y=Acos(wt+θ) 初相位的改变 2R R n L πθλ=因θθθθ+=-R L1()()()22L R L R R L Ln n L n n cπωθθθλ=-=-=- （2）其中n R 为在磁场作用下，右旋圆偏振光通过介质的折射率，n L 为左旋圆偏振光通过介质的折射率，c 为真空中的光速。

如折射率差()R L n n -正比于磁场强度B ，即可得（1）式，并由θ值与测得的B 与L 求出维尔德常数V图2 入射光偏振面的旋转运动3 交流磁光调制二、磁光调制实验（一）实验要求1、了解磁光调制实验的原理和方法2、了解磁光调制器用于光通讯的基本原理3、掌握磁光调制器的主要参数的测试方法 （二）实验内容1、测定旋光角与激励电流的关系2、出来晶体的半波电压和工作电压3、观察输出光强极小时，产生的倍频信号4、电光调制实现光通讯演示5、测试电光晶体的消光比和透射率 （三）实验步骤1、实验前的准备（1）按图组成实验系统，首先在光具座上放置好激光器和电接受器（2）设置实验仪（3）光路校准（4）插入起偏器，调节起偏器的高度和转角，使激光束垂直入射镜面，旋转起偏器，使透射光强最大。

磁光调制实验报告课程：_____光电子实验_____**：：专业：信息工程大学工程管理学院磁光调制实验报告一、实验目的1 观察磁光调制现象2 测量调制深度与调制角幅度3测定旋光角与外加磁场的关系4 测量直流磁场对磁光介质的影响5 磁光调制与光通讯实验演示二、实验原理1 磁光效应当平面偏振光穿透*种介质时，假设在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，实验说明其旋转角θ正比于外加的磁场强度B，这种现象称为法拉第〔Faraday〕效应，也称磁致旋光效应，简称磁光效应，即：θ (1)=vlB式中l为光波在介质中的路径，ν为表征磁致旋光效应特征的比例系数，称为维尔德〔Verdet〕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可制成具有光调制、光开关、光隔离、光偏转等功能性磁光器件，其中磁光调制为其最典型的一种。

图1 磁光效应示意图如图1所示，在磁光介质的外围加一个励磁线圈就构成根本的磁光调制器件。

2 直流磁光调制当线偏振光平行于外磁场入射磁光介质的外表时，偏振光的光强I可以分解成如图2所示的左旋圆偏振光I L和右旋圆偏振光I R〔两者旋转方向相反〕。

由于介质对两者具有不同的折射率n L和n R，当它们穿过厚度为l的介质后分别产生不同的相位差，表达在角位移上有：式中λ为光波波长 因θθθθ+=-R L()()l n n R L R L ⨯-=-=λπθθθ221( 2 ) 如折射率差()R L n n -正比于磁场强度B ，即可得〔1〕式，并由θ值与测得的B 与l 求出威德尔常数υ。

3 交流磁光调制用一交流电信号对励磁线圈进展鼓励，使其对介质产生一交变磁场，就组成了交流〔信号〕磁光调制器〔此时的励磁线圈称为调制线圈〕，在线圈未通电流并且不计光损耗的情况下，设起偏器P 的线偏振光振幅为A 0，则A 0可分解为A 0 cos α及A 0 sin α两垂直分量，其中只有平行于P 平面的A 0 cos α分量才能通过检偏器，故有输出光强αα2020cos )cos (I A I ==〔马吕斯定律〕其中200A I =为其振幅。

声光电光磁光实验实验报告引言声光电光磁光实验是一项基础的实验，通过对声光电磁现象的观察和测量，可以深入了解光与声音、电磁波之间的相互作用关系。

本实验报告将对声光电光磁光实验的过程、结果和应用进行全面、详细、完整地探讨。

实验目的1.了解声光电磁现象的基本概念和原理；2.学习使用实验仪器和设备进行声光电磁实验；3.掌握实验数据的收集和处理方法；4.分析实验结果，探讨声光电磁现象的应用。

实验设备和材料•声音发生器•光源•光电传感器•磁铁•电磁铁•示波器•多用电表•实验台•连接线•实验记录表实验步骤1.实验前准备：检查实验设备和材料是否完好，准备实验记录表；2.实验一：声光现象的观察–将声音发生器连接至示波器，并设置合适的频率和振幅；–观察示波器上的波形变化，记录不同频率和振幅下的波形特征；–分析波形特征与声音发生器参数之间的关系。

3.实验二：光电现象的测量–将光源照射到光电传感器上，调节光源亮度；–使用示波器观察光电传感器输出的波形，并记录不同亮度下的波形特征；–分析波形特征与光源亮度之间的关系。

4.实验三：磁光现象的研究–将磁铁靠近光电传感器，记录磁场对传感器输出的影响；–使用示波器观察并记录不同距离下的波形变化；–分析磁场与传感器输出之间的关系。

5.实验四：电磁光现象的实验–将电磁铁通电，观察光电传感器输出的波形变化；–调节电磁铁电流强度，记录波形特征与电流强度之间的关系；–分析电流强度对传感器输出的影响。

6.数据处理和分析–对实验数据进行整理和分析，绘制相应的图表；–根据图表分析声光电磁现象的规律和特点。

实验结果和讨论1.声光现象的观察结果表明，声音的频率和振幅对波形特征有明显影响。

频率越高，波形越密集；振幅越大，波形振幅越高。

2.光电现象的测量结果显示，光源亮度与传感器输出波形的振幅成正比，亮度越高，振幅越大。

3.磁光现象的研究表明，磁场对传感器输出的波形有一定影响，距离磁铁越近，波形变化越明显。

光信息专业实验报告：光调制与光信模拟实验一、实验目的1. 学习电光调制、声光调制、磁光调制的机制及运用。

2. 了解光通信系统的结构。

二、光调制基本原理常用的光调制方式主要有电光调制、声光调制和磁光调制，分别是利用电光效应、声光效应和磁光效应来实现对光的调制的。

1. 电光调制器件工作原理光学介质的电光效应是指，当介质受到外电场作用时，其折射率将随外电场变化，介电系数和折射率都与方向有关，介质的光学特性由原来的各向同性变为各向异性。

目前已发现两种电光效应，一种是泡克耳斯（Pockels）效应，即折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例；另一种是克尔（Kerr）效应，即折射率的变化量与外电场强度的二次方成比例。

利用泡克耳斯效应制成的调制器成为泡克耳斯盒，其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。

利用克尔效应制成的调制器称为克尔盒，其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化合物。

泡克耳斯盒有纵向调制器和横向调制器两种。

我们实验中使用的是电光晶体为DKDP（磷酸二氘钾）的纵向调制泡克耳斯盒。

不给泡克尔斯盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过起偏器P后变为振动方向平行于P光轴的平面偏振光。

通过泡克耳斯盒时，其偏振方向不变，到达检偏器Q时，因光的振动方向垂直于Q光轴而被阻挡，所以Q 没有光输出；给泡克耳斯盒加电压时，由于电光效应，盒中介质将具有单轴晶体的光学特性，光轴与电场方向平行。

此时，通过泡克耳斯盒的平面偏振光的振动方向将被改变，从而产生了与Q光轴方向平行的分量，即Q有光输出。

Q输出光的强弱与盒中介质的性质、几何尺寸、外加电压大小有关。

对于结构已确定的泡耳克斯盒来说，若外加电压是周期性变化的，则Q的光输出也是周期性变化的，由此实现对光的调制。

图1 各个量的方位关系图图1表示的是几个偏振量之间的方位关系，光的传播方向平行于z 轴，M 和N 分别为起偏器P 和检偏器Q 的光轴方向，彼此垂直；α为M 与y 轴的夹角，β为N 与y 轴的夹角，2/πβα=+；外电场使克尔盒中电光介质产生的光轴方向平行于x 轴；o 光垂直于xz 平面，e 光在xz 平面内。

法拉第效应—磁光调制实验汪能06300190058摘要当线偏振光穿过介质时，若在介质中加一平行于光的传播方向的磁场，则光的振动面将发生旋转，这种磁致旋光现象是1845年由法拉第首先发现的，故称为法拉第效应。

通过法拉第效应—慈光调制实验可以研究ZF6重火石玻璃在不同波长下的费尔德而常量，研究其色散曲线，进而测量电子的荷质比。

关键词法拉第效应旋光角费德尔常量荷质比1.引言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。

如图⑴所示：图⑴法拉第效应偏振面转过的角度φ满足以下公式：φ＝VBD其中B为磁场强度，D为介质厚度，V为费德尔常量。

下表为若干物质的费德尔常量。

法拉第效应有许多重要的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值越来越受到重视。

如用于光纤通讯中的磁光隔离器，是应用法拉第效应中偏振面的旋转只取决于磁场的方向，而与光的传播方向无关。

利用法拉第效应驰豫时间短的特点制成的磁光效应磁强计可以测量脉冲强磁场、交变强磁场。

在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可以测量几千安培的大电流和几兆伏的高压电流。

磁光调制主要应用于光偏振微小旋转角的测量技术，它是通过测量光束经过某种物质时偏振面的旋转角度来测量物质的活性，这种测量旋光的技术在科学研究、工业和医疗中有广泛的用途，在生物和化学领域以及新兴的生命科学领域中也是重要的测量手段。

如物质的纯度控制、糖分测定；不对称合成化合物的纯度测定；制药业中的产物分析和纯度检测；医疗和生化中酶作用的研究；生命科学中研究核糖和核酸以及生命物质中左旋氨基酸的测量；人体血液中或尿液中糖份的测定等。

2.费德尔常量的测量实验中，直接利用公式：φ＝VBD作φ～B曲线求斜率得到费德尔常量。