不均匀磁场的Faraday旋光效应研究

为解决不均匀磁场中磁光效应特性在数学上难以准确刻画的问题,该文建立感应不均匀介质的琼斯矩阵模型,并据此研究感应不均匀介质特性和不均匀磁场的Faraday旋光效应。研究发现,不均匀磁场和应力场共同作用下致使旋光介质感应角不守恒,感应不均匀介质琼斯矩阵级联形式是复非对角元酉矩阵,可通过本征变换为基于介质感应角、介质不均匀角和整体相移差为整体物理量的无冗余的三元解析式。建立不均匀磁场的Faraday旋光效应的光强测量模型并进行数值仿真与实验验证。与均匀磁场情形相比,不均匀磁场对琼斯矩阵、输出光强均有明显影响:琼斯矩阵出现了介质不均匀角,光强公式出现了不均匀系数。论证实际测量磁场是关于光程磁场的加权积分磁场,对提高光学电流互感器精准测量的实际应用具有参考价值。

磁致旋光效应实验的改进

针对目前高校开设的磁致旋光效应实验中存在的不足,将相关实验公式进一步推导,得到同种旋光玻璃的费尔德常数和入射光波波长的数学关系,并将其扩充到实验中,使得该实验项目在内容设计上更加饱满、严谨和完善。

Faraday 旋光效应线性双折射误差的脉动分量补偿法

提出了抑制Ｆａｒａｄａｙ旋光效应中线性双折射误差的脉动分量补偿法，并给出了光路结构，得到了半补偿、最大补偿和最优补偿三种补偿方式，其中最优补偿效果最好。

磁致旋光效应测量透明液体浓度的装置设计

利用磁致旋光效应设计了一种透明液体浓度的测量装置。该装置引入可精准旋转检偏器,在消光位置附近测量透射光强,通过数据拟合精确确定消光位置,从而提高了测量分辨率。通过测量不同质量分数的NaCl溶液浓度,分辨率在1.08%以内;同时,引入反射腔实现了低磁场强度下NaCl溶液的测定浓度,分辨率可提高到0.28%。该装置融合光学、电磁学等知识,能够应用于大学生物理实验教学。

磁致旋光效应与应用

磁致旋光效应是通过施加外部磁场,使得原本各向同性的介质获得旋光性的现象。本文从两个角度分析了磁致旋光效应的成因,并利用电动力学成功推导出实验现象中展示出的规律。首先通过光的波动性分析了旋光现象的本质,然后着手于电子在施加了外部磁场的各向同性的介质中的运动规律,探索电子运动服从的规律;通过理论推导得出简单的相对介电张量的表达式,之后根据频域下的麦克斯韦方程组解出简化解。该方法巧妙地避开了复杂的推导过程,通过基础的物理定律推导出了旋光物质的本征态,并介绍了磁致旋光效应在测量糖溶液浓度方面的应用。

基于钼酸铅晶体电致旋光效应的光学电压传感器

研究了基于晶体电致旋光效应的光学电压传感器,电压传感元件采用了国产钼酸铅(PbMoO4)晶体。光学电压传感头仅由两块棱镜偏振器和一块钼酸铅晶体组成。实验结果表明此电压传感器具有较大的线性测量范围,例如对50-5000V工频电压测量的非线性误差低于0.2%;当测量100kHz的高频电压并利用锁相放大器检测传感信号时,最小可测量电压幅值为0.5V。此外,实验测量了所用钼酸铅晶体在635nm光波长及工频电压作用时的电致旋光系数,其数值为1.03pm/V。

纵向磁场下铁磁流体磁致旋光效应的互易性

为应用铁磁流体磁致旋光特性于光电式电流/磁场测量领域进行了相关特性的研究。通过测量在纵向磁场作用下的透射光强,发现铁磁流体与磁光玻璃不同即磁场方向逆转并不会引起铁磁流体对于偏振光旋转方向的变化。利用此特性设计了一种双反光路的电流/磁场测量系统,可以提高测量系统的抗干扰能力并降低光源功率波动带来的测量误差。电磁理论分析表明,铁磁流体旋光效应具有互易性的本质原因在于介电张量的非对角项具有反对称性,nm磁性颗粒在外加磁场作用下其磁化矢量具有较小的弛豫时间,能够在极短时间内跟随外加磁场的逆转而发生定向磁化。该研究结果与"人工磁光材料均具有非互易性"的传统认识不同,有助于对铁磁流体磁致旋光效应的理解和应用。

基于几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合的磁流体偏振光透过率

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式,通过数值模拟计算,研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明,磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响,低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加,而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内,磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.

磁致旋光效应的发现

介绍了莫里奇尼和赫谢耳探索磁和光相互作用方面的工作,回顾了法拉第发现磁致旋光效应的历程;分析了法拉第捕捉科学前沿与哲学思考相结合的研究特点,以及法拉第在研究工作中的顽强毅力与创新精神.

磁致旋光效应在测量脉冲大电流中的应用

本文提出一种利用磁致旋光效应(法拉第效应)测量脉冲大电流的方法。这是一种是实时、在线、非接触测量大电流方法。利用本文提出的方法,可检测到雷电引起的输电线路的瞬间脉冲大电流。该方法采用的磁质旋光效应介质(三氯化铁)安全无毒,采用的激光光源(半导体激光器)输出光强稳定,价格低廉,使用寿命长(约10000小时)。这是一种值得推广的测量脉冲大电流方法。

铁磁流体互易性磁致旋光效应的传输特性及数值模拟

对水基铁磁流体在外加磁场作用下的磁致旋光效应的传输特性进行实验和数值模拟研究。在构建铁磁流体纵向磁光效应测试平台的基础上,对铁磁流体在恒定磁场、单个脉冲磁场以及连续方波脉冲磁场作用下的磁致旋光效应进行了研究。结果表明,铁磁流体对偏振光振动方向的旋转与纵向调制磁场的方向无关;铁磁流体对于快脉冲磁场的响应是一个双指数弛豫过程。基于定常系统脉冲响应法的卷积定理,推导出铁磁流体磁致旋光效应的传输函数模型。通过数值模拟的方法对该传输函数进行了模拟,并与实验结果比较验证了传输函数的正确性。

法拉第磁致旋光效应及应用

本文简介了法拉第磁致旋光效应的物理学基础 ,以及由此原理研制的在自动化工程中常用的两种器件 :磁光调制器、磁光隔离器 .

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.

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.

电致旋光效应实验设计

利用钼酸铅(PbMoO_4)晶体样品,设计实现了线性电致旋光效应实验,介绍了实验原理、实验装置、实验内容和实验方法等。该文为开设电致旋光效应实验课程提供了理论与实验基础。

α-丙氨酸Co^(3+)配合物旋光异构及水溶剂效应的理论研究

采用密度泛函理论的M06和MN15方法,研究了α-丙氨酸(α-Ala)与Co^(3+)配合物的旋光异构及水溶剂效应.反应通道的研究结果显示:气相α-Ala·Co^(3+)可在2个通道a和b实现旋光异构,a是羰基氧作质子迁移媒介;b是羰基氧和甲基碳联合作质子迁移媒介.水液相下α-Ala·Co^(3+)可在3个通道a、b和c实现旋光异构,a和b通道与气相的相同;c是羰基氧和氨基氮联合作质子迁移媒介.势能面计算结果表明:气相α-Ala·Co^(3+)在a和b通道旋光异构的活化能都是113.2 kJ·mol^(-1);隐性水溶剂效应下α-Ala·Co^(3+)在a、b和c通道旋光异构的活化能都是235.6 kJ·mol^(-1),显性水溶剂效应下该能垒降到143.5 kJ·mol^(-1).结果表明:气相α-Ala·Co^(3+)可以缓慢地消旋,水液相下的α-Ala·Co^(3+)很难消旋.

旋光效应实验演示系统设计

旋光效应在溶液性质和浓度快速检测中有着重要的应用。以马吕斯实验现象为基础,以PIN光电二极管为偏振光信号探测器,以STM32F103微处理器为核心,对光信号进行数据采集、处理和显示,设计了一套旋光效应实验演示系统。该系统具有操作简便、测量精度高、用户界面友好和实验现象直观等优点,能满足课堂辅助教学的需要,还可应用于工农业生产中旋光性溶液的性质和浓度快速检测。

BSO晶体旋光效应对空间光调制器性能的影响分析

对BSO晶体的旋光效应特性及BSO基光寻址空间光调制器的结构及工作原理的研究表明晶体旋光效应会影响空间光调制器的图像转换质量。根据不同波长和不同掺杂条件下BSO 晶体的旋光效应发现,在630 nm波长附近,BSO晶体旋光率为21．2°。在实验中通过对检偏器的调节来避免其对空间光调制器的影响,然后对空间光调制器的结构和制作工艺进行研究,通过实验测量得到空间光调制器的完整输出图像。

1310nm波段石英晶体旋光性的温度效应测试研究

为了测试温度对1310nm波段石英晶体旋光性的影响,采用高低温试验箱作为温控器,设计了双光路检测系统对石英晶体在1310nm波段旋光性的温度效应进行测试研究。实验结果表明,在-10～20℃温度范围内,对于确定波长的光,随温度的升高,石英晶体的旋光率增大;在25～50℃温度范围内,随温度的升高旋光率减小;对于同一温度,波长越长旋光率越小。根据测试结果求解Sellmeier方程得出了Sellmeier方程的常数与温度的关系式,从而可以得出任意温度下不同波长对应的石英晶体的旋光率。

用Faraday效应测量光学材料的色散率

介绍了利用Faraday磁致旋光性原理 ,测量光学材料色散率的方法 .此方法对Verdet常数大的光学材料来说 。