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“法拉第效应”是法拉第在1845年发现的:当一束平面偏振光通过置于磁场中的磁光介质时,平面偏振光的偏振面就会随着平行于光线方向的磁场发生旋转。
1845 年法拉第发现当线偏振光在介质中传播时,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ψ与磁感应强度B和光穿越介质的长度l的乘积成正比,即ψ=VBl,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。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。之后费尔德对许多介质的磁致旋转进行了研究,发现法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
由上图的法拉第实验装置结构图可知:由光源产生的复合白光通过小型单色仪后可以获得波长在360~800nm的单色光,经过起偏镜成为单色线偏振光,然后穿过电磁铁。电磁铁采用直流供电,中间磁路有通光孔,保证人射光与磁场B方向一致。根据励磁电流的大小可以求得对应的磁场值。入射光穿过样品后从电磁铁的另一极穿出人射到检偏器上,透过检偏器的光进入光电倍增管,由数显表显示光电流的大小,即出射光强的大小。根据出射光强最大(或最小)时检偏器的位置读数即可得出旋光角。检偏器的角度位置读数也由数显表读出。
复杂的推理不再给出,给出最终的公式:
表示此时由检偏器输出的光强将随产生磁场的电流i(调制电流)线性地变化,这就是光强度的磁光调制原理。在α=π/4时,dI/d= 1,即此时调制系统的信号检测灵敏度最高,失真最小。
在物理学里,法拉第效应又叫磁致旋光,是一种磁光效应,是在介质内光波与磁场的一种相互作用。磁光效应主要有三种,即:法拉第效应、克尔效应、塞曼效应。在光学电流传感器领域,法拉第磁光效应的应用最为广泛。
法拉第效应可以应用于测量仪器的设计,量糖计(自然旋光)、磁光开关与磁光调制器(点调制与空间调制)、磁光光盘(光信息存储)、磁光电流传感器(测量大电流)、 磁光隔离器(在光通信和级联式激光器系统中用以隔离后续系统反馈的光信号)、 磁光偏频器(零锁区激光陀螺中通过产生偏频来消除激光陀螺的闭锁现象)等设备都是基于此项原理设计而来。
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