Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект
Химия

Реферат — Поздовжній магнітооптичний ефект


Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

Завантажити реферат: Поздовжній магнітооптичний ефект Фарадея

План реферату

1. Основні властивості ефекту

2. Пояснення ефекту циркулярним магнітним двозаломленням

3. Обчислення різниці показників заломлення

4. Практичні застосування ефекту Фарадея

1. Основні характеристики ефекту.

Поздовжній магнітооптичний ефект полягає в повороті площини поляризації променя світла, що проходить через прозоре середовище, що знаходиться в магнітному полі. Цей ефект був відкритий у 1846 році. Відкриття магнитооптичного ефекту тривалий час мало значення у суто фізичному аспекті, але останні десятиліття воно дало багато практичних виходів. Також були відкриті інші магнітооптичні ефекти, зокрема добре відомий ефект Зеемана і ефект Керра, що виявляється в повороті площини поляризації променя, відбитого від намагніченого середовища. наш інтерес до ефектів Фарадея та Керра обумовлений їх застосуванням у фізиці, оптиці та електроніці. До них відносяться :
— Визначення ефективної маси носіїв заряду або їх щільності в напівпровідниках;
— амплітудна модуляція лазерного випромінювання для оптичних ліній зв’язку та визначення часу життя нерівноважних носіїв заряду у напівпровідниках;
— Виготовлення оптичних невзаємних елементів;
— візуалізація доменів у феромагнітних плівках;
— магнітооптичний запис та відтворення інформації як у спеціальних, так і побутових цілях.Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

Принципова схема пристрою для спостереження та багатьох застосувань ефекту Фарадея показано на рис. 1. Схема складається з джерела світла, поляризатора, аналізатора та фотоприймача. Між поляризатором та аналізатором міститься досліджуваний зразок. Кут повороту площини поляризації відраховується по кутку
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект повороту аналізатора до відновлення повного гасіння світла при включеному магнітному полі.
Інтенсивність минулого пучка визначається законом Малюса

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

На цьому ґрунтується можливість використання ефекту Фарадея для модуляції пучків світла. Основний закон, що з вимірювань кута повороту площині поляризації
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект, виражається формулою
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект
де Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект — Напруженість магнітного поля, Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект — Довжина зразка, що повністю знаходиться в полі та Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект— постійна Верде, що містить у собі інформацію про властивості, властивих досліджуваному зразку, і може бути виражена через мікроскопічні параметри середовища.
Основна особливість магнитооптичного ефекту Фарадея полягає у його невзаємності, тобто. порушення принципу оборотності світлового пучка. Досвід показує, що зміна напрямку світлового пучка на зворотний /на шляху «назад»/ дає такий самий кут повороту і в той же бік, як на шляху «вперед». Тому при багаторазовому проходженні пучка між поляризатором та аналізатором ефект накопичується. Зміна напряму магнітного поля, навпаки, змінює напрямок обертання на зворотне. Ці властивості поєднуються у понятті «гіротропне середовище».

2. Пояснення ефекту циркулярним магнітним двозаломленням.

Згідно з Френелем, поворот площини поляризації є наслідком циркулярного двозаломлення. Циркулярна поляризація виражається функціями Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект для правого обертання /за годинниковою стрілкою/ та Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект для обертання проти годинникової стрілки. Лінійна поляризація може розглядатися як результат суперпозиції хвиль із циркулярною поляризацією з протилежним напрямком обертання. Нехай показники заломлення для правої та лівої циркулярної поляризації неоднакові. Введемо середній показник заломлення
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект та відхилення від нього
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект . Тоді отримаємо коливання із комплексною амплітудою

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

що відповідає вектору
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект, спрямованому під кутом Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект до осі X. Цей кут є кут повороту площини поляризації при циркулярному двозаломленні, рівний

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

3. Обчислення різниці показників заломлення.

З теорії електрики відомо, що система зарядів у магнітному полі обертається з кутовою швидкістю

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

яка називається швидкістю прецесії Лармору.
Уявімо, що ми дивимося назустріч циркулярно поляризованому променю, що йде через середовище, що обертається з частотою
Лармор; якщо напрямки обертання вектора Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефекту промені та Ларморівського обертання збігаються, то для середовища істотна відносна кутова швидкість Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефекта якщо ці обертання мають різні напрями, то відносна кутова швидкість дорівнює Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект.
Але середовище має дисперсію і ми бачимо, що

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

Звідси отримуємо формулу для кута повороту площини поляризації

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

і для постійної Верди

Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

4. Практичні застосування ефекту Фарадея.

Ефект Фарадея набув великого значення для фізики напівпровідників при вимірювання ефективної маси носіїв заряду. Ефект Фарадея дуже корисний при дослідженнях ступеня однорідності напівпровідникових пластин, що мають на меті відбраковування дефектних пластин. Для цього проводиться сканування пластиною вузьким променем-зондом від інфрачервоного лазера. Ті місця пластини, в яких показник заломлення, а отже, і щільність носіїв заряду, відхиляються від заданих, будуть виявлятися сигналами фотоприймача, що реєструє потужність випромінювання.Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект

Розглянемо тепер амплітудні та фазові невзаємні елементи /АНЕ та ФНЕ/ на основі ефекту Фарадея. У найпростішому випадку оптика АНЕ складається з пластинки спеціального магнітооптичного скла, що містить рідкісні елементи, і двох плівкових поляризаторів /поляроїдів/. Площини пропускання поляризаторів орієнтовані під кутом
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект один до одного. Магнітне поле створюється постійним магнітом та підбирається так, щоб поворот площини поляризації склом становив
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект . Тоді по дорозі » вперед » вся система буде прозорою, але по дорозі » назад » непрозорої, тобто. вона набуває властивостей оптичного вентиля. ФНЕ призначений для створення регульованої різниці фаз двох лінійно поляризованих зустрічних хвиль. ФНЕ знайшов застосування у оптичній гірометрії. Він складається з пластинки магнітооптичного скла та двох пластинок Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект, що вносять різницю фаз
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект і
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект . Магнітне поле, як і АНЕ створюється постійним магнітом. На шляху «вперед» лінійно поляризована хвиля, що пройшла пластинку, перетворюється на циркулярно поляризовану з правим обертанням, потім проходить магнітооптичну пластинку з відповідною швидкістю і далі через другу пластинку.
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект, Після чого лінійна поляризація відновлюється. На шляху «назад» виходить ліва поляризація і ця хвиля проходить магнітооптичну пластинку зі швидкістю, що відрізняється від швидкості правої хвилі, і далі перетворюється на лінійно поляризовану. Ввівши ФНЕ в кільцевий лазер, ми забезпечуємо різницю часів обходу контуру зустрічними хвилями і різниця їх довжин хвиль.

У безпосередній близькості до власної частоти осциляторів
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект ефект Фарадея описується складнішими закономірностями. У рівнянні руху осцилюючого електрона не-
необхідно враховувати згасання
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект
Необхідно відзначити, що для циркулярно поляризованих хвиль, що розповсюджуються вздовж магнітного поля, дисперсійна крива і спектральний контур лінії поглинання мають для даного середовища той самий вид, що і за відсутності магнітного поля, відрізняючись тільки зсувом за шкалою частот на
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект вправо для хвилі з позитивним напрямком обертання вектора
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект і на
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефектРеферат - Поздовжній магнітооптичний ефект вліво — для хвилі з протилежним напрямком обертання
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефектРеферат - Поздовжній магнітооптичний ефект.

На малюнку 3 штриховими лініями показано графіки функцій Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефектРеферат - Поздовжній магнітооптичний ефекті Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект, а їхня різниця Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект — Суцільною лінією. Видно, що на околиці
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект двічі змінюється знак ефекту Фарадея: в інтервалі частот
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект поблизу
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект поворот напряму поляризації відбувається у негативний бік, а поза цим інтервалом — у позитивну. Проте слід пам’ятати, що у разі ефект не зводиться лише повороту напрями поляризації падаючої хвилі. В околиці
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект істотно поглинання світла, причому при даному значенні
Реферат - Поздовжній магнітооптичний ефект коефіцієнти згасанняРеферат - Поздовжній магнітооптичний ефект для циркулярно поляризованих складових падаючої хвилі мають різні значення (круговий дихроїзм). Тому після проходження через зразок амплітуди цих складових не рівні і при їх складання виходить еліптично поляризоване світло.
Важливо усвідомлювати, що у ефекті Фарадея магнітне полі впливає стан поляризації світла лише опосередковано, змінюючи характеристики середовища, у якій поширюється світло. У вакуумі магнітне поле ніякого впливу світ не надає.
Зазвичай кут повороту напрямку поляризації дуже малий, але завдяки високій чутливості експериментальних методів вимірювання стану поляризації ефект Фарадея лежить в основі досконалих оптичних методів визначення атомних констант.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *