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3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)在线视频

3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)

下一节:3.23.2 电光效应(一)

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3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)课程教案、知识点、字幕

大家好这一讲我我们讲

磁致旋光效应

所谓磁致旋光效应

就是原本不具有旋光效应的物质

在强磁场的作用下产生了旋光性

这种效应我们叫它磁致旋光效应

它是磁光效应的一种

所谓磁光效应

就是在强磁场作用下

物质的光学特性发生变化

都叫磁光效应

而我们这里讲的是

磁致旋光效应

就是在强磁场作用下

它产生旋光性的这样一个效应

这是一幅磁致旋光效应的光路图

前面P产生一束线偏振光

经过一个线圈缠绕的

电线圈缠绕它会产生磁场

所以经过这样一个磁场

出射的时候它会偏振面发生偏转

偏转的角度我们可以用

检偏器A来测量出来

旋转的角度我们前面讲过

旋转的角度跟传播的长度

是传播的长度l是有关系的

而跟前面不一样的时候

它这个系数

就是θ跟l之间的比值这个系数

它是取决于磁感应强度的

磁感应强度B表示磁场的大小

前面还有一个系数V

是表征物质的特性常数的

是表示那个线圈缠绕这个物质

它不一样的时候

这个常数也是不一样的

我们叫它法拉第旋转系数

就是V

所以整个旋转的角度θ

应该等于VB乘以l

跟磁场大小成正比

也跟传播的距离成正比

刚才讲的自然旋光效应

和这里讲的磁致旋光效应

它是不一样的

自然旋光效应它具有互易性

什么叫互易性呢

就是说入射光

通过一定的距离之后

它转过一定的角度

比方说是左旋的

经过一个反射镜

把这束光反射回去

反射回去的时候

它的观察方向变了

它的转的角度也变了

所以它仍然是左旋的

也就是说入射光振动方向

到达了反射镜之后

要沿着原来的振动方向回去

沿着原来的振动方向回去

回到原来的振动面的位置

这是取决于

它自然旋光性材料本身结构的

磁致旋光效应是沿相反方向

通过往返通过一段距离后

转角等于单次通过转角的两倍

也就是说正着方向转的时候

转过一个θ角度

回来经过反射镜回来转的时候

它又经过一个θ角度

来回经过了两倍的转角

它是叠加的

而不像刚才自然旋光性

经过相同的光路两次的时候

它又回到了原来的位置

而这个旋光方向

是转动了两倍的角度

我们来讨论一下

磁致旋光效应

不具有互易性这一特点

就是入射光

如果经过这样一个旋光系统之后

磁致旋光系统

它转过了45度角度

回来的时候它又转过了45度角度

也就是说整个转了90度

转了90度之后

入射光跟出射光

它就是互相垂直的

互相垂直的这样一个特性

非常有用

在光路里头它可以作为光隔离器

我们来举个例子

磁致旋光效应的应用的几个例子

第一就是单通光闸

也就是我们刚才说的光隔离器

入射的一束激光

经过一个格兰汤普森棱镜之后

变成一束线偏振光

假如线偏振光的方向

是在图面之内的

然后通过一个磁致旋光材料

围绕的线圈 螺线管

也就是一个磁场

经过这样磁场之后

它会转过一个角度

我们通过调整磁场的大小

让它单次通过

转过的角度是45度

45度后面的光学器件

比方说激光放大器

或者是其它的晶体

或者是镜面

让它反射回来一部分光

反射回来这部分光

再次经过这个磁场的时候

它又转过一个45度角度

所以两次通过这个磁场之后

它转过了90度

再到格兰汤普森棱镜P的时候

它与格兰汤普森棱镜的

透光方向互相垂直

所以它就被反射掉

这束光就不能回到

原来的激光器里头去

所以它起了单通光闸的作用

所以我们叫它光隔离器

这是磁致旋光效应的第一种应用

磁致旋光效应的第二种应用

我们叫它量糖计 量糖计

用来测量糖液浓度的一种仪器

它可以实现

对糖液浓度的自动测量

前面加一个起偏器

一束线偏振光入射到

这个糖液液体的容器表面透过来

我们再经过一个法拉第盒

法拉第盒就是一个磁场

产生一个磁场

后面通过检偏器

我们可以看到这个系统

是一个前面一束线偏振光

经过这个糖液

再经过一个磁光偏转之后

到达检偏器的光

跟原来线偏振光的方向

就不一样了

我们通过检偏器

也就是说到达这个检偏器上的光

在检偏器方向上的投影

我们可以测量它转过的角度

而它转过的角度

是跟糖液的浓度成比例的

所以我们可以通过标定

来确定糖液浓度的大小

这是利用的

磁致旋光效应的旋光性

下面我们讲一个

磁光调制的例子

磁光调制在光通讯领域中

非常有用

什么叫磁光调制呢

还是看这个光路

前面一个起偏器

后面一个检偏器

起偏器和检偏器之间

放一个 放一个电流产生的磁场

我们通过预定的方式改变电流

也就是改变磁场的大小

使入射到检偏器上的

光的振动方向

可以根据我们的要求发生变化

按照马吕斯定律

我们就可以知道

它投影到检偏器上的强度

是受电流的大小的控制

来控制出射光的光强的

这样就达到了磁光调制的目的

就是通过改变电流

来改变这个偏振系统

出射光的强度

达到磁光调制的目的

这是一幅光纤安培计的示意图

光纤安培计

就是用光纤来测量

这个电流的大小

它的系统是这样的

氦氖激光器通过起偏器

再通过一个10倍的显微物镜

偶合到光纤里头

光纤缠绕在这个电线

被测的电流导线外面

这个光纤线圈

把光导到后面的

10倍的显微物镜里头

再通过渥拉斯顿棱镜输出

渥拉斯顿棱镜

是一个偏振分光棱镜

它可以把两个互相垂直的

方向的光分开

两个互相垂直的方向的光

分别通过两个探测器

光电探测器变成电信号

我们把它两个电信号的强度的差

和强度的和的比值算出来

就可以知道前面电流的大小

为什么呢

因为你光纤里头传的光

是在电流的周围通过的

而电流周围是有磁场的

磁场强度不一样的时候

这个光纤里头传的这个

线偏振光的振动的方位就不一样

振动方位不一样

你后来出来的o光e光的

分量大小就不一样

大小不一样

后面输出的我们测量这个

两个强度的差

和两个强度和的比值就不一样

所以它的比值

就和你光纤缠绕的

这个电线里头电流的大小

建立了一一对应的关系

这样就可以测量电流的大小

这是光纤安培计

最后我们讲一下

液晶显示器里头用的

磁光空间调制器

这是磁光空间调制器的光路图

前面是一个线偏振光的起偏器

通过自然光

就是我们说的照明光源

通过这个起偏器之后

变成线偏振光

线偏振光后面

每一个像素后面有一个磁包

每一个磁包上头

我们可以加不同方向的电场

通过加不同方向的电场

来改变透过

这个磁包的光的强度

比方说左边这个磁包

它加的电流强度是光偏振方向

逆时针转了45度

而右边这个磁包

使光的偏振方向

加的电流使光的偏振方向

顺时针转了45度

而后面放了一个检偏器

检偏器的透振方向

跟前面欺骗其的透振方向

是成45度的关系的

所以左面这个光旋转之后

跟这个检偏器的透振方向

完全一样了

所以它是一个亮场

而右面这个它转了45度之后

它的振动方向

跟这个检偏器的振动方向

透振方向垂直

所以它就透不过来

所以右边这个就是一个暗场

因此液晶显示器里头

每一个相点后面都有一个磁包

通过磁包上面

加的这个电流大小不一样

我们可以让它光通过的时候

转过的角度不一样

所以可以控制它出射光的强弱

因此就生成了液晶显示

这样一个基本的工作原理

这一讲就讲到这谢谢

光学工程基础课程列表:

绪论——课程内容简介

-1.1.1 课程背景和内容简介

--课程背景和内容简介

-1.1.2 光学工程的特点

--光学工程的特点

-1.1.3 本课程的学习方法

--本课程的学习方法

--外部链接

绪论——预备知识

-1.2.1 微积分基础知识

--微积分基础知识

-1.2.2 光学工程中的常用函数

--光学工程中的常用函数

-1.2.3 常用函数的运算与变换

--常用函数的运算与变换

-扩展阅读

--SPIE课程:Light in Action-Lasers,Cameras&Other Cool Stuff

--SPIE课程:Optics-Light at Work

--SPIE课程:A Day Without Photonics-A Modern Horror Story

--SPIE课程:Advice to Students from Leaders in the Optics&Photonics Community

--版权说明

上篇:应用光学——光波、光线和成像

-2.1.1 基本概念和光线传播基本定律

--基本概念和光线传播基本定律

-2.1.2 成像基本概念

--成像基本概念

-2.1.3 费马原理

--费马原理

-2.1.4 等光程成像

--等光程成像

-2.1.5 常用曲面形状

--常用曲面形状

-第一次作业--作业

上篇:应用光学——近轴光学

-2.2.1 近轴光学基本概念

--近轴光学基本概念

-2.2.2 近轴球面成像

--近轴球面成像

-2.2.3 近轴球面成像放大率

--近轴球面成像放大率

-2.2.4 物像空间及光学不变量

--物像空间及光学不变量

-2.2.5 矩阵光学简介

--矩阵光学简介

-2.2.6 矩阵光学应用

--矩阵光学应用

-第二次作业--作业

上篇:应用光学——理想光学系统

-2.3.1 理想光学系统基本概念

--2.3.1 理想光学系统基本概念

-2.3.2 理想光学系统的基点与基面

--2.3.2 理想光学系统的基点与基面

-2.3.3 图解法求像

--2.3.3 图解法求像

-2.3.4 解析法求像

--2.3.4 解析法求像

-2.3.5 理想光学系统的放大率

--2.3.5 理想光学系统的放大率

-2.3.6 理想光学系统焦距关系

--2.3.6 理想光学系统焦距关系

-2.3.7 理想光学系统组合

--2.3.7 理想光学系统组合

-2.3.8 透镜与薄透镜

--2.3.8 透镜与薄透镜

-2.3.9 远摄型光组和反远距型光组

--2.3.9 远摄型光组和反远距型光组

-第三次作业--作业

上篇:应用光学——平面反射镜与棱镜

-2.4.1 平面反射镜及双平面反射镜

--2.4.1 平面反射镜及双平面反射镜

-2.4.2 反射棱镜及其展开和平行平板成像

--2.4.2 反射棱镜及其展开和平行平板成像

-2.4.3 反射棱镜成像方向

--2.4.3 反射棱镜成像方向

-2.4.4 棱镜转动定理

--2.4.4 棱镜转动定理

-2.4.5 角锥棱镜和折射棱镜

--2.4.5 角锥棱镜和折射棱镜

-2.4.6 光学材料简介

--2.4.6 光学材料简介

-第四次作业--作业

上篇:应用光学——光学系统中的光束限制

-2.5.1 光阑简介与孔径光阑

--2.5.1 光阑简介与孔径光阑

-2.5.2 视场光阑与渐晕

--2.5.2 视场光阑与渐晕

-2.5.3 远心光路

--2.5.3 远心光路

-2.5.4 景深

--2.5.4 景深

-第五次作业--作业

补充材料:光度学与色度学基础(不占学时)

-2.6.1 光度学与色度学基础

--2.6.1 辐射度学

-2.6.2 视见函数和光度学

--2.6.2 视见函数和光度学

-2.6.3 光传播过程中光学量的变化规律

--2.6.3 光传播过程中光学量的变化规律

-2.6.4 色度学基本概念

--2.6.4 色度学基本概念

-2.6.5 CIE标准色度学系统

--2.6.5 CIE标准色度学系统

-第六次作业--作业

上篇:应用光学——像差简介

-2.7.1 球差

--2.7.1 球差

-2.7.2 色差

--2.7.2 色差

-2.7.3 子午像差和弧矢像差

--2.7.3 子午像差和弧矢像差

-2.7.4 彗差、像散、场曲、畸变

--2.7.4 彗差、像散、场曲、畸变

-2.7.5 垂轴像差、波像差

--2.7.5 垂轴像差、波像差

-2.7.6 光学传递函数

--2.7.6 光学传递函数

-第七次作业(像差)--作业

上篇:应用光学——人眼

-2.8.1 人眼的光学模型

--2.8.1 人眼的光学模型

-2.8.2 人眼的缺陷与校正

--2.8.2 人眼的缺陷与校正

-2.8.3 人眼的景深

--2.8.3 人眼的景深

上篇:应用光学——光学系统的分辨率

-2.9.1 光学系统的分辨率

--2.9.1 光学系统的分辨率

-上篇:应用光学——光学系统的分辨率(光学系统分辨率)

-2.9.2 人眼的分辨率

--2.9.2 人眼的分辨率

-上篇:应用光学——光学系统的分辨率--第八次作业(人眼)

上篇:应用光学——放大镜

-2.10.1 放大镜

--2.10.1 放大镜

-上篇:应用光学——放大镜--第八次作业(放大镜)

-2.10.2 放大镜的光束限制和视场及目镜

--2.10.2 放大镜的光束限制和视场及目镜

上篇:应用光学——望远系统

-2.11.1 望远系统

--2.11.1 望远系统

-2.11.2 望远镜的放大倍率

--2.11.2 望远镜的放大倍率

-2.11.3 望远镜的视觉放大率

--2.11.3 望远镜的视觉放大率

-2.11.4 望远镜的分辨率

--2.11.4 望远镜的分辨率

-第九次作业(望远镜)--作业

上篇:应用光学——显微系统

-2.12.1 显微镜及其放大率

--2.12.1 显微镜及其放大率

-2.12.2 显微镜的视觉放大率

--2.12.2 显微镜的视觉放大率

-2.12.3 显微镜的孔径光阑

--2.12.3 显微镜的孔径光阑

-2.12.4 显微镜的机械筒长

--2.12.4 显微镜的机械筒长

-2.12.5 显微镜的分辨率及有效放大率

--2.12.5 显微镜的分辨率

-2.12.6 显微镜的景深

--2.12.6 显微镜的景深

-2.12.7 显微镜的照明系统

--2.12.7 显微镜的照明系统

-第九次作业(显微镜)--作业

下篇:物理光学——光的电磁性质

-3.1.1 电磁场的波动性

--3.1.1 电磁场的波动性

-3.1.2 平面电磁波及其性质

--3.1.2 平面电磁波及其性质

-3.1.3 球面波与柱面波,光波辐射与辐射能

--3.1.3 球面波与柱面波,光波辐射与辐射能

下篇:物理光学——在两电介质分界面上的折射和反射

-3.2.1 电磁场的连续条件(边界条件)

--3.2.1 电磁场的连续条件(边界条件)

-3.2.2 光在两电介质分界面上的折射与反射

--3.2.2 光在两电介质分界面上的折射与反射

-3.2.3 菲涅耳公式

--3.2.3 菲涅耳公式

-3.2.4 全反射与倏逝波

--3.2.4 全反射与倏逝波

-3.2.5 金属表面的反射

--3.2.5 金属表面的反射

-3.2节课后习题--作业

下篇:物理光学——光的吸收、色散和散射

-3.3.1 光的吸收、色散和散射

--3.3.1 光的吸收、色散和散射

下篇:物理光学——光波的叠加

-3.4.1 光波的叠加

--3.4.1光波的叠加

下篇:物理光学——干涉原理及相干条件

-3.5.1 干涉原理及相干条件

--3.5.1 干涉现象与干涉条件

-3.5节课后习题--作业

下篇:物理光学——杨氏干涉实验

-3.6.1 干涉图样计算

--3.6.1 干涉图样计算

-3.6.2 分波阵面干涉装置的特点

--3.6.2 分波阵面干涉装置的特点

-3.6节课后习题--作业

下篇:物理光学——干涉条纹的对比度及其影响因素

-3.7.1 时间相干性

--3.7.1 时间相干性

-3.7.2 空间相干性

--3.7.2 空间相干性

-下篇:物理光学——干涉条纹的对比度及其影响因素

下篇:物理光学——平板的双光束干涉

-3.8.1 干涉条纹的定域

--3.8.1 干涉条纹的定域

-3.8.2 平行平板产生的等倾干涉

--3.8.2 平行平板产生的等倾干涉

-3.8.3 楔形平板产生的等厚干涉

--3.8.3 楔形平板产生的等厚干涉

-下篇:物理光学——平板的双光束干涉--3.8节课后习题

下篇:物理光学——典型的双光束干涉系统及其应用

-3.9.1 斐索干涉仪

--3.9.1 斐索干涉仪

-3.9.2 迈克尔逊干涉仪

--3.9.2 迈克尔逊干涉仪

-下篇:物理光学——典型的双光束干涉系统及其应用

下篇:物理光学—— 平行平板的多光束干涉及其应用

-3.10.1 平行平板的多光束干涉

--3.10.1 平行平板的多光束干涉

-3.10.2 F-P 干涉仪

--3.10.2 F-P 干涉仪

-3.10.3 光学薄膜基础

--3.10.3 光学薄膜基础

-3.10.4 单层膜与多层膜

--3.10.4 单层膜与多层膜

-3.10课后习题--作业

下篇:物理光学—— 光波的标量衍射理论

-3.11.1 惠更斯—菲涅耳原理

--3.11.1 惠更斯—菲涅耳原理

-3.11.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射公式及衍射分类

--3.11.2 菲涅耳—基尔霍夫衍射公式及衍射分类

-3.11节习题--作业

下篇:物理光学—— 典型孔径的夫朗和费衍射

-3.12.1 夫朗和费衍射公式的意义

--3.12.1 夫朗和费衍射公式的意义

-3.12.2 矩孔衍射和单缝衍射

--3.12.2 矩孔衍射和单缝衍射

-3.12.3 圆孔衍射

--3.12.3 圆孔衍射

-3.12节习题--作业

下篇:物理光学—— 光学成像系统的衍射和分辨本领

-3.13.1 成像系统的分辨本领

--3.13.1 成像系统的分辨本领

-下篇:物理光学—— 光学成像系统的衍射和分辨本领

下篇:物理光学—— 多缝的夫朗和费衍射

-3.14.1 双缝与多缝的夫朗和费衍射

--3.14.1 双缝与多缝的夫朗和费衍射

-3.14.2 光栅的分光性能

--3.14.2 光栅的分光性能

-3.14.3 几种典型光栅

--3.14.3 几种典型光栅

-3.14节习题--作业

下篇:物理光学—— 菲涅耳衍射

-3.15.1 圆孔和圆屏(盘)的菲涅耳衍射

--3.15.1 圆孔和圆屏(盘)的菲涅耳衍射

-3.15.2 菲涅耳透镜

--3.15.2 菲涅耳透镜

-下篇:物理光学—— 菲涅耳衍射(菲涅耳衍射)

下篇:物理光学—— 傅立叶光学

-3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解

--3.16.1 平面波的复振幅分布和空间频率、复杂复振幅及其分解

-3.16.2 光波衍射的傅里叶分析方法

--光波衍射的傅里叶分析方法

-3.16.3 透镜的傅立叶变换性质

--3.16.3 透镜的傅立叶变换性质

-3.16.4 相干成像系统分析及相干传递函数

--3.16.4 相干成像系统分析及相干传递函数

-3.16节习题--作业

下篇:物理光学—— 光学信息处理

-3.17.1 非相干成像系统分析及光学传递函数

--3.17.1 非相干成像系统分析及光学传递函数

-3.17.2 阿贝成像理论、波特实验与光学信息处理

--3.17.2 阿贝成像理论、波特实验与光学信息处理

-3.17.3 全息术

--3.17.3全息术

-3.17节习题--作业

下篇:物理光学——光在晶体中传播

-3.18.1 偏振光概述

--3.18.1 偏振光概述

-3.18.2 光在晶体中的传播

--3.18.2 光在晶体中的传播

-3.18.3 单色平面波在晶体中的传播

--3.18.3 单色平面波在晶体中的传播

-3.18.4 单轴晶体中光的传播

--3.18.4 单轴晶体中光的传播

-3.18节习题--作业

下篇:物理光学——光在晶体表面的折射和反射

-3.19.1 光波在晶体表面的折射和反射

--3.19.1 光波在晶体表面的折射和反射

下篇:物理光学—— 晶体偏振器件

-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(一)

--3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(一)

-3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(二)

--3.20.1 偏振棱镜和相位延迟器(二)

-3.20.2 偏振光和偏振态的琼斯矩阵表示

--3.20.2 偏振光和偏振态的琼斯矩阵表示

-3.20节课后作业--作业

下篇:物理光学——偏振光的变换和测定

-3.21.1 偏振光的变换

--3.21.1 偏振光的变换

-3.21.2 偏振光的测定

--3.21.2 偏振光的测定

-3.21节课后习题--作业

下篇:物理光学——偏振光的干涉

-3.22.1 平面偏振光的干涉

--3.22.1 平面偏振光的干涉

-3.22.2 会聚偏振光的干涉

--3.22.2 会聚偏振光的干涉

-3.22节课后习题--作业

下篇:物理光学——磁光、电光和声光效应

-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(一)

--3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(一)

-3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)

--3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)

-3.23.2 电光效应(一)

--3.23.2 电光效应(一)

-3.23.2 电光效应(二)

--3.23.2 电光效应(二)

-3.23.3 声光效应

--3.23.3 声光效应

-下篇:物理光学——磁光、电光和声光效应--3.23节课后习题

期末考试

-期末考试--作业

3.23.1 旋光现象和磁致旋光效应(二)笔记与讨论

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