利用法拉第效应进行永磁体磁场二维光学成像

借助于法拉第磁致旋光效应,以ZF6玻璃为磁旋光介质,设计了适当的光学系统,对永磁体磁极附近磁场的分布进行了光学二维成像.利用自编的图像采集软件采集了一系列原始图片,并利用自编的图像处理软件对这些原始图片进行了处理,完成了检偏过程.分别得到了透射成像方式和反射成像方式下永磁体磁场的分布图像,这些图像正确反映了永磁体磁场的实际分布.本研究工作为宏观尺度磁场的观测与测量提供了一种有效的手段.     

没有热效应的新型磁光测试装置

介绍了一种新型的磁光测试装置.根据法拉第磁致旋光效应,使用永磁片代替以往通电螺线圈产生磁场,不会产生热量,可以消除热效应对磁光介质费尔德常量的影响.通过实验测出这种磁场的分布特点,给出该装置的调节方法,并测出292 K温度下LaK2,LaK3,Tb20,Tb25,ZF6玻璃的费尔德常量.本实验为地磁成像技术提供了实验数据,并推动了该研究的进展.     

基于磁致旋光效应测量有限长通电螺线管轴向磁场分布

基于磁致旋光效应和倍频法的原理,通过记录重火石样品被置于有限长通电螺线管的不同位置时的磁致旋光角,探究了有限长通电螺线管轴向磁场分布.     

磁旋光效应实验的旋光特性研究和数据分析

通过磁旋光效应(法拉第效应)实验,对不同物质的旋光特性有所认识。实验发现,磁旋光性物质具有左旋和右旋之分,而且它的旋光方向是由磁场的方向来决定。根据实验数据分析获得磁场强度与偏振角之关系,观察磁场电流与旋光方向的关系,进一步了解不同介质的旋光特性。     

磁致旋光增强效应与微量样品旋光检测方法

微流控光学检测系统的微型化和集成化是微流控技术的发展趋势,微量液体物质的旋光检测也是微流控光学技术的重要研究课题之一.分析了内含磁致旋光介质的旋光反射腔的偏光特性,理论预言这种旋光反射腔具有旋光增强效应,在此基础上提出了微量样品的旋光增强检测方法和器件设计原理.研究结果表明,该方法可以在小光程限制条件下显著提高磁旋光介质的检测灵敏度.在不考虑样品吸收的情况下.旋光增强法与普通消光法的检测灵敏度之比的极限约为78.5.该方法可以应用于微流控系统的旋光检测以及实现磁旋光仪器的小型化和微型化.     

基于法拉第磁光效应测量空间磁场

在法拉第效应中,线偏振光通过加有外磁场的磁光介质时,其光矢量发生了旋转.光的偏振方向旋转的角度与磁场沿着光波传播方向的分量呈线性正比关系,因此通过测量旋光角度即可得到相应的磁场大小.本实验创新性地提出基于法拉第磁光效应测量空间磁场的方法,利用了半影法减小测角器的测量误差,更加精准地找到了消光位置.实验测得实验室环境中空间磁场的磁感应强度B=0.287 mT,并得到磁偏角大小为θ=7.688°.与使用磁阻传感器进行测量的数据相比,磁感应强度的相对误差为η_B=4.6%,磁偏角的相对误差为η_θ=9.8%.     

用磁致旋光效应估测二维磁场分布

为了克服现有测量磁场方法只能单点测量的局限性,基于法拉第磁光效应原理,提出利用磁致旋光估测磁场的方法,提高了磁场测量的效率,获得了磁场的直观分布.建立磁致旋光估测磁场的实验装置,测量了永磁体的磁场,用CCD采集了偏振光通过磁场的图像,通过程序处理可获得磁铁产生的局部磁场二维分布图,并可求得二维分布图上任意点的磁感应强度.     

太赫兹偏振测量系统及其应用

麦克斯韦方程中的介质响应特性一般由本构关系中的介电函数ε(ω)和磁导率μ(ω)来描述,对于介质中传播的电磁场,通常存在两个独立的本征传播模式,它们是齐次麦克斯韦方程组的特解,各自具有特定的色散关系和偏振态。如果介质中传播的电磁场为两个本征模分量的线性迭加,其偏振态将会随着传播的过程而改变。常见的现象有各向异性晶体中的双折射、超材料中的偏振调制效应、自然界中手性材料的旋光响应以及外磁场作用下产生的Faraday效应等。本文从测量方法、数据处理、测量精度等方面介绍太赫兹时域偏振检测系统及其发展状况,特别是利用线栅、超材料以及光学手段调制太赫兹电场偏振态的方法。对近几年太赫兹偏振检测系统在分析手性超材料、太赫兹圆二色谱以及Faraday效应等实验中的应用进行了总结和讨论。最后展望了太赫兹偏振检测系统未来进一步的发展空间及应用前景。     

偏振光的χ矢量表示及应用

从Jones矢量的定义中引入了χ矢量,利用该矢量的定义给出了偏振光的χ矢量复平面表示,在该二维复平面上,确定了各个点与偏振光的态势相对应的关系.同时证明了与Jones矢阵的本征态有关的几个重要的结论:任何光学系统的Jones矩阵都有两个本征态;旋光介质的两个本征态是左旋和右旋圆偏振光;偏振器的本征态是两个正交的线偏振光;双折射介质的两个本征态是分别沿快、慢轴方向的线偏振光.     

法拉第磁光效应与电致旋光效应互补特性实验

利用单块钼酸铅(PbMo_O4,PMO)晶体,实验验证了法拉第磁光效应与电致旋光效应的互补特性.该实验的教学意义在于使学生通过实验理解这两个光学效应的共同本质属性,即它们均属于外场致偏振旋光调制.实验装置主要包括两个偏振器、钼酸铅晶体及其调制电压源和电流源;当将相位相反的交流调制电流和电压同时施加于钼酸铅晶体时,实验观测到磁光调制和电致旋光调制具有相互补偿的特性,其补偿电压约为0.541 kV/A.     

磁偶极和电四极在磁各向异性介质中的辐射功率

在经典电动力学的框架下,研究了磁各向异性介质中的电磁辐射问题,得到了磁偶极和电四极在磁各向异性介质中的辐射功率表达式.进一步地,通过把各向同性介质中的μrii代入所得辐射功率表达式,得到了与文献相符合的结果,验证了所得结果的正确性.研究结果表明磁偶极和电四极在磁各向异性介质中的辐射功率大小与磁各向异性介质的μrii大小有关,对判断磁偶极和电四极在磁各向异性介质中的辐射效果有较大的帮助.     

压应力对Fe0.81 Ga0.19单晶磁化和磁致伸缩的影响

研究了Fe_0.81Ga_0.19合金单晶沿[100]方向的磁机械效应和磁致伸缩效应.基于Stoner-Wohlfarth模型,通过数值计算获得了在压应力和外磁场联合作用下磁化强度的方向余弦.研究表明,随着压应力的增加,退磁态下合金中的磁各向异性会由三轴各向异性向双轴各向异性转变.这使得合金中 90° 畴的体积分数增加,导致磁致伸缩效应增大. 关键词： FeGa合金 磁机械效应 巨磁致伸缩效应     

偏置磁场对磁致伸缩/弹性/压电层合材料磁电效应的影响

根据磁致伸缩材料的非线性本构关系得到其动态杨氏弹性模量和动态压磁系数,结合等效电路法得到磁致伸缩/弹性/压电层合材料的磁电效应与磁致伸缩材料的动态杨氏弹性模量和动态压磁系数的关系,讨论了偏置磁场对这种层合材料的谐振频率和谐振磁电电压转换系数的影响.理论推导和实验结果均表明,存在最佳偏置磁场使磁致伸缩/弹性/压电层合材料的谐振磁电电压转换系数最大. 关键词： 磁致伸缩/弹性/压电层合材料 磁电效应 偏置磁场 非线性本构关系     

电偶极子在磁各向异性介质中的辐射功率

在经典电动力学框架下对磁各向异性介质中的电磁辐射问题进行研究, 得到了电偶极子在磁各向异性介质中的辐射功率表达式. 当介质为磁各向同性时其结果与文献报道的结果相符合, 验证了推导结果的正确性. 利用本文结果可对电偶极子在磁各向异性介质中的辐射效果做出判断, 而且对于进一步研究磁各向异性介质的电磁特性、更有效地开发利用磁各向异性介质具有实际意义.     

液晶磁致旋光的研究

利用矩阵方法分析了液晶的旋光效应，导出了液晶旋光的矩阵表示. 利用JG-3型连续可调谐磁场仪搭建实验装置，红外1350 nm激光器做光源，测量了偏振光通过磁场作用下BL-009型向列相液晶的旋光角，详细分析了磁场对液晶旋光性能的影响. 通过实验测试，对液晶的阈值磁场强度进行了讨论，同时对实验结果进行了理论上的分析，得出了液晶旋光角随磁场与液晶盒表面夹角而变化的结论，验证了液晶分子轴的旋转方向与磁场的方向无关，这为更好的研究液晶的特性以及液晶器件的设计具有重要的参考价值. 关键词： 液晶 矩阵 磁致旋光     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内...     

法拉第效应旋光不可逆性的实验验证

现有的法拉第效应实验装置仅能验证光单方向通过介质时,偏转角变化量与磁场间的正比关系,却无法验证法拉第效应旋光的不可逆性.重新设计光路,可测量线偏振光二次通过介质后的旋光角,与单次通过介质时的旋光角进行比较,实验结果可验证法拉第效应旋光的不可逆性.     

溶胶-凝胶法制备Fe-Al_2O_3巨磁旋光薄膜北大核心

用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明,当Fe与Al2O3的质量比为1∶1,热处理温度为420℃时,所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应,测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T.cm)。通过分析,得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。     

溶胶-凝胶法制备Fe-Al_2O_3巨磁旋光薄膜

用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明,当Fe与Al2O3的质量比为1∶1,热处理温度为420℃时,所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应,测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T.cm)。通过分析,得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。     

基于角锥棱镜的非平面单频环形腔本征态分析

对基于角锥棱镜的非平面单频环行激光器的本征态问题进行了详细讨论,通过参考光线研究了该环形腔的光路闭合情况.腔内允许存在的四个本征椭圆偏振态,由于模式竞争,最终仅存一个本征模式振荡,从而实现单频运转.通过对腔内环路矩阵结构的分析,得出该环形腔中线偏振模式的产生需要系统的光路结构对称.对角锥棱镜的圆柱部分施加磁场,随着磁场的增大,对称光路结构中的本征态结构发生变化,并在适当磁场处出现线偏振模式.