实验重点及难点

1.了解磁光效应显现和法拉第效应的原理。

1.测量磁至旋光角,了解费尔德定律,并利用费尔德定律θ=VBL,计算重火石玻璃的维尔德常数。

2.熟悉磁光调制的原理,理解倍频法精确测定消光位置。

3.利用调制解调原理,观察调制输入信号和调制输出信号倍频点时的李萨如图。

辅助功能介绍:

界面的右上角的功能显示框:当在普通做实验状态下,显示实验实际用时、记录数据按钮、结束实验按钮、注意事项按钮;在考试状态下,显示考试所剩时间的倒计时、记录数据按钮、结束考试按钮、显示试卷按钮(考试状态下显示)、注意事项按钮。

右上角工具箱:各种使用工具,如计算器等。

右上角help和关闭按钮:help可以打开帮助文件,关闭按钮功能就是关闭实验。

实验仪器栏:存放实验所需的仪器,可以点击其中的仪器拖放至桌面,鼠标触及到仪器,实验仪器栏会显示仪器的相关信息;仪器使用完后,则不允许拖动仪器栏中的仪器了。

提示信息栏:显示实验过程中的仪器信息,实验内容信息,仪器功能按钮信息等相关信息,按F1键可以获得更多帮助信息。

实验状态辅助栏:显示实验名称和实验内容信息(多个实验内容依次列出),当前实验内容显示为红色,其他实验内容为蓝色;可以通过单击实验内容进行实验内容之间的切换。切换至新的实验内容后,实验桌上的仪器会重新按照当前实验内容进行初始化。

实验操作方法:

(1)法拉第效应实验

A、成功进入实验场景窗体,实验场景的主窗体如下图组所示:

法拉第效应实验主场景图

B、实验连线

当鼠标移动到实验仪器接线柱的上方,拖动鼠标,便会产生“导线”,当鼠标移动到另一个接线柱的时候,松开鼠标,两个接线柱之间便产生一条导线,连线成功;如果松开鼠标的时候,鼠标不是在某个接线柱上,画出的导线将会被自动销毁,此次连线失败。

1)直流电源CH1和CH2通道为独立工作模式

螺旋线圈与CH1(或者CH2)的正负极相连。如下图所示:

实验连线图 1 螺旋线圈与电源CH1通道相连

实验连线图 2 螺旋线圈与电源CH2通道相连

2)直流电源CH1和CH2通道为串联(或者并联)工作模式时。

螺旋线圈与CH1和CH2的负极相连,同时打开直流电源,按下左边的TRACKING按钮(见电源功能描述)如下图所示

实验连线图 3 直流电源串联或并联模式

根据电路图连接好电路,然后在数据表格中点击“连线”模块下的“确定状态”按钮,保存连线状态。

C、测量螺旋线圈的磁感应强度。

在主场景中双击打开直流电源,按照直流电源的仪器介绍,调节输出电压,特斯拉计在线圈的左右两侧测量磁感应强度的大小,并利用 计算螺旋线圈管内的磁感应强度

测量线圈右边的管口磁感应强度

测量线圈左边的管口磁感应强度

将测量和计算的结果填入到对应的数据表格中。

数据表格 图

D、测量激光的初始偏转角。

鼠标双击激光器,打开激光器的电源;从场景中线删除检偏器;双击打开起偏器,调整起偏器的角度,当光屏上显示光强值最大时,此时起偏器的角度即为激光的初始偏转角。如下图所示:

测量激光的初始偏转角图

E、计算样品的维尔德常数

1)调整起偏器和检偏器成消光角度:

在(D)的基础之上,从左边的仪器栏中拖出检偏器,双击打开检偏器,调整检偏器的角度,使得检偏器和起偏器的夹角成90°此时可以看到光屏上的光斑消失,光强值显示为0。如下图所示:

调消光角度图

2)打开电源,为螺旋线圈提供电源。

在主场景中双击打开直流电源,按照直流电源的仪器介绍,调节输出电压。

3)螺旋线圈中放入样品

鼠标双击打开螺旋线圈视图,点击观察样品页面,选择要测量的样品。

样品选择图

4)测量磁至旋光角,计算样品的维尔德常数。

在1)、2)、3)操作的基础上,打开光屏操作图,此时光强值不再显示为0,重新调节检偏器的角度,使得光屏上的光强值再次显示为0,两次调节检偏器的角度之差的绝对值,即为磁至旋光角度的大小。并利用费尔德定律θ=VBL,计算样品的维尔德常数。

调节检偏器之前的图

调节检偏器之后的图

5)将测量结果和计算结果记录到数据表格中:

测量样品维尔德常数的实验表格

(2)磁光调制与解调

A.成功进入磁光调制与解调的页面,实验场景的主窗体如下图组所示:

磁光调制与解调主场景图

B.示波器校准,校准信号为周期1KHz,峰峰值为4V的对称方波信号。

1)将示波器的标准输出信号,连接到CH1通道的接线柱上;打开示波器的电源,调节电平旋钮,使得CH1通道的信号稳定。如下图所示:

2)调节示波器聚焦旋钮和辉度旋钮是示波器显示屏中的信号清晰。如下图所示:

3)调节CH1幅度调节旋钮和CH1幅度微调旋钮,使得CH1的波形在显示器上显示的峰峰值为4V。如下图所示:

4)调节示波器时间灵敏度旋钮和扫描微调旋钮,使得CH1的波形在显示器上显示的周期为 1KHz。如下图所示:

5)CH2通道的校准方式与CH1通道的校准方式相同。

C.实验连线:

当鼠标移动到实验仪器接线柱的上方,拖动鼠标,便会产生“导线”,当鼠标移动到另一个接线柱的时候,松开鼠标,两个接线柱之间便产生一条导线,连线成功;如果松开鼠标的时候,鼠标不是在某个接线柱上,画出的导线将会被自动销毁,此次连线失败。直流电源的连线方法与磁至旋光实验中电源的连线方法相同。如下图所示:

磁光调制与解调实验连线图

D.调节起偏器与检偏器成消光角度。

本实验调消光角度的方法与磁至旋光实验中调消光角度的方法相同。

E.磁光调制与解调

1)打开直流电源、信号发生器和示波器的电源;调节直流电源至适当的电压(如15V)、信号发生器Vp-p=20V,频率为1KHz。(参照信号发生器的功能描述)

2)调节电阻箱的阻值为一个较大的阻值(如90KΩ)

3)打开螺旋线圈视图,选择重火石玻璃样品。(与法拉第效应实验中添加样品的方式相同)

4)示波器波形显示方式选择CH2,并且按下” X-Y”按钮;此时示波器显示器上出现李萨如图形,如下图所示:

李萨如图形