法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于物理实验装置，具体为一种法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置。包括激光器、笔形汞灯、电磁铁、高斯计、偏振器、工作平台、光功率计、干涉滤光片、法布里‑玻罗标准具和成像系统；电磁铁为共用，其铁芯中心沿磁场方向设有对穿小孔；法拉第磁光效应实验中：在对穿小孔轴向方向上，依次设置激光器、偏振器、电磁铁、偏振器和光功率计；塞曼效应实验中：在对穿小孔轴向垂直方向上依次设置电磁铁、干涉滤光片、法布里‑玻罗标准具、偏振器和成像系统；高斯计的探头设置于电磁铁两个铁芯中心；笔形汞灯可拆卸式设置于电磁铁两个铁芯中心。本实用新型专利技术结构合理，易于操作，在同一平台综合了两种实验功能，并降低了总的制造成本。

Faraday magneto-optic effect and Zeeman effect integrated experimental device

The utility model belongs to a physical experimental device, in particular to a comprehensive experimental device for Faraday magneto-optical effect and Zeeman effect. Including laser, pen-shaped mercury lamp, electromagnet, Gaussian meter, polarizer, working platform, optical power meter, interference filter, Fabry-Boro etalon and imaging system; electromagnet is common, its core center is equipped with a pair of perforation holes along the direction of magnetic field; Faraday magneto-optical effect experiment: in the axial direction of perforation holes, laser, polarizer, electromagnet, electromagnet are set in turn. Polarizer and optical power meter; Zeeman effect experiment: electromagnet, interference filter, Fabry-Boro etalon, polarizer and imaging system are set in turn in the vertical direction of the perforation axis; probe of Gaussian meter is set in the two core centers of electromagnet; detachable pen mercury lamp is set in the two core centers of electromagnet. The utility model has reasonable structure and easy operation, integrates two experimental functions on the same platform, and reduces the total manufacturing cost.

【技术实现步骤摘要】
法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置
本技术属于物理实验装置，具体涉及一种法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置。
技术介绍
法拉第磁光效应是指当平面偏振光通过沿光传输方向磁化的介质时，偏振面产生旋转的现象，该效应在光谱研究中可借以得到关于激发能级的有关知识，在激光技术中可用来隔离反射光，也可作为调制光波的手段。塞曼效应是指置于磁场中的光源每条谱线因能级跃迁而分裂成几条谱线的现象，该效应证实了原子磁矩的空间量子化，为研究原子结构提供了重要途径，被认为是19世纪末20世纪初物理学最重要的发现之一，利用塞曼效应可以测量电子的荷质比，在天体物理中，塞曼效应可以用来测量天体的磁场。一般来讲，法拉第磁光效应实验装置与塞曼效应实验装置的共同点在于都配备有电磁铁及偏振器，电磁铁由于造价昂贵，在这两种实验装置的制造成本中占据了很高的比重，而不少科研机构及高校会同时配备这两种实验装置。因此，对电磁铁的结构及实验光路进行合理设计，使法拉第磁光效应与塞曼效应实验能够在同一套装置上进行，便能够有效节省设备的制造及购置成本。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可利用同一个电磁铁分别进行法拉第磁光效应实验与塞曼效应实验的综合实验装置。本技术提供的法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置，包括：激光器1、笔形汞灯2、电磁铁3、高斯计4、偏振器5、工作平台6、光功率计7、干涉滤光片8、法布里-玻罗标准具9和成像系统10；所述电磁铁3有两个相对设立的铁芯，两个铁芯中心沿磁场方向设有一对穿小孔11；所述激光器1、笔形汞灯2、电磁铁3、偏振器5、干涉滤光片8和法布里-玻罗标准具9设置于工作平台6上，所述偏振器5有三个；其中：法拉第磁光效应实验装置：在对穿小孔11轴向方向上，依次设置激光器1、偏振器5、电磁铁3、偏振器5和光功率计7；塞曼效应实验装置：在对穿小孔11轴向垂直方向上依次设置电磁铁3、干涉滤光片8、法布里-玻罗标准具9、偏振器5和成像系统10；电磁铁3两个铁芯中心正对干涉滤光片8；所述高斯计4的探头设置于电磁铁3两个铁芯中心；所述笔形汞灯2可拆卸式设置于电磁铁3两个铁芯中心。本技术中，所述成像系统10上设有显示设备，如显示器。本技术中，激光器为法拉第磁光效应实验的光源，笔形汞灯为塞曼效应实验的光源，电磁铁为共用，高斯计测量磁极间的磁感应强度，电磁铁的两个铁芯中心沿磁场方向加工有对穿小孔。进行法拉第磁光效应实验时，激光器发出的光束从小孔中沿磁场方向穿过；进行塞曼效应实验时，则主要观测笔形汞灯沿垂直于磁场方向所发出的光。偏振器有三个，两个设置于法拉第磁光效应实验一路，一个设置于塞曼效应实验一路；在法拉第磁光效应实验中，两个偏振器分别作为检偏器和起偏器，用于产生平面偏振光及测量偏振光偏振面旋转的角度；在塞曼效应实验中偏振器则用于区分不同分裂能级所对应的偏振态。当使用装置进行法拉第磁光效应实验时，将样品介质放置于两个铁芯中心，激光器射出的激光经过偏振器、电磁铁一侧铁芯中的小孔、样品介质、电磁铁另一侧铁芯中的小孔、偏振器，射入光功率计；激光器发射激光，经过作为起偏器的偏振器，成为平面偏振光，旋转电磁铁底座，使通过电磁铁铁芯中的小孔照射到两磁极间样品介质上并透射，电磁铁产生的磁场沿光传输方向作用于样品介质，使平面偏振光的偏振面在样品介质中产生旋转，而后该光束再通过电磁铁另一侧铁芯中的小孔及作为检偏器的另一个偏振器射入光功率计，利用光功率计所指示的光功率最大/最小值及两个偏振器的角度差，即可得到在某个磁感应强度下偏振光的偏振面在样品介质中所旋转的角度。当使用装置进行塞曼效应实验时，笔形汞灯发出的光经过干涉滤色片、法布里-玻罗标准具、偏振器，进入成像系统；笔形汞灯安装在电磁铁两铁芯中心（磁极之间），使笔形汞灯发出的光从电磁铁磁极间隙的侧面照射到干涉滤光片，被过滤掉除中心波长为546.1nm之外的光谱，而后经由法布里-玻罗标准具中的等倾干涉，使置于磁场中的笔形汞灯546.1nm谱线因能级跃迁而分裂成的几条谱线呈现为同心干涉圆环的现象，分裂后的谱线因其分裂能级对应的量子数不同会呈现不同的偏振态，利用偏振器筛选出不同偏振态的谱线，再利用成像系统将其显示在监视器或者计算机显示屏上，即可根据干涉圆环的直径及磁场在笔形汞灯处的磁感应强度计算出电子的荷质比。本技术结构合理，易于操作，在同一平台综合了两种实验功能，并降低了总的制造成本。附图说明图1是本技术在进行法拉第磁光效应实验时的外观构造图。图中标号：1为激光器，2为笔形汞灯，3为电磁铁，4为高斯计，5为偏振器，6为工作平台，7为光功率计，8为干涉滤光片，9为法布里-玻罗标准具，10为成像系统，11为对穿小孔。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步说明。所述激光器1、笔形汞灯2、电磁铁3、偏振器5、干涉滤光片8和法布里-玻罗标准具9设置于工作平台6上，所述偏振器5有三个；所述电磁铁3的两个铁芯中心沿磁场方向加工有对穿小孔11。其中：法拉第磁光效应实验装置：在对穿小孔11轴向方向上，依次设置激光器1、偏振器5、电磁铁3、偏振器5和光功率计7；塞曼效应实验装置：在对穿小孔11轴向垂直方向上依次设置电磁铁3、干涉滤光片8、法布里-玻罗标准具9、偏振器5和成像系统10；电磁铁3两个铁芯中心正对干涉滤光片8；所述高斯计4的探头设置于电磁铁3两个铁芯中心；所述笔形汞灯2可拆卸式设置于电磁铁3两个铁芯中心。当进行法拉第磁光效应实验时，将笔形汞灯2移开，换成样品介质；当进行塞曼效应实验时，将笔形汞灯2放回。所述激光器1射出的激光经过作为起偏器的偏振器5，成为一束平面偏振光。样品介质安装在电磁铁3两磁极的间隙中，高斯计4的探测部位紧挨着样品介质，以探测样品介质所处磁场环境的磁感应强度。旋转电磁铁3至合适的角度并调整光路上的器件，使光束通过电磁铁3一侧铁芯中的小孔、样品介质、电磁铁3另一侧铁芯中的小孔、作为检偏器的另一个偏振器5，最后射入光功率计7的探测部位。利用光功率计7所指示的光功率最大/最小值及两个偏振器5的角度差，可得到偏振光的偏振面在样品介质中所旋转的角度，利用高斯计4可得到施加于样品介质的磁感应强度，从而实现法拉第磁光效应的实验。如图1所示。所述笔形汞灯2安装在电磁铁3两磁极之间，高斯计4的探测部位紧挨着笔形汞灯2，以探测笔形汞灯2所处磁场环境的磁感应强度。旋转电磁铁3使笔形汞灯2发出的光从两磁极间隙的侧面照射至干涉滤光片8，透射后仅保留中心波长为546.1nm谱线的光。由于作为光源的笔形汞灯2处于电磁铁3的磁场中，其发射的中心波长为546.1nm谱线的光因能级跃迁会分裂成几条谱线，经过法布里-玻罗标准具9之后，分裂的谱线呈现为同心干涉圆环，由成像系统10采集图像并呈现在监视器或计算机显示屏上。根据监视器或计算机显示屏上所呈现的图像，测量干涉圆环的直径，并利用高斯计4测量笔形汞灯2处的磁感应强度，即可计算电子的荷质比，从而实现塞曼效应的实验。同一平台上能直接完成两种实验，无需切换平台，节约操作切换时间，降低了总的制造成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置，其特征在于，包括激光器（1）、笔形汞灯（2）、电磁铁（3）、高斯计（4）、偏振器（5）、工作平台（6）、光功率计（7）、干涉滤光片（8）、法布里‑玻罗标准具（9）和成像系统（10）；所述电磁铁（3）有两个相对设立的铁芯，两个铁芯中心沿磁场方向设有一对穿小孔（11）；所述激光器（1）、笔形汞灯（2）、电磁铁（3）、偏振器（5）、干涉滤光片（8）和法布里‑玻罗标准具（9）设置于工作平台（6）上，所述偏振器（5）有三个；其中：法拉第磁光效应实验装置：在对穿小孔（11）轴向方向上，依次设置激光器（1）、偏振器（5）、电磁铁（3）、偏振器（5）和光功率计（7）；塞曼效应实验装置：在对穿小孔（11）轴向垂直方向上依次设置电磁铁（3）、干涉滤光片（8）、法布里‑玻罗标准具（9）、偏振器（5）和成像系统（10）；电磁铁（3）两个铁芯中心正对干涉滤光片（8）；所述高斯计（4）的探头设置于电磁铁（3）两个铁芯中心；所述笔形汞灯（2）可拆卸式设置于电磁铁（3）两个铁芯中心。

【技术特征摘要】
1.一种法拉第磁光效应与塞曼效应综合实验装置，其特征在于，包括激光器（1）、笔形汞灯（2）、电磁铁（3）、高斯计（4）、偏振器（5）、工作平台（6）、光功率计（7）、干涉滤光片（8）、法布里-玻罗标准具（9）和成像系统（10）；所述电磁铁（3）有两个相对设立的铁芯，两个铁芯中心沿磁场方向设有一对穿小孔（11）；所述激光器（1）、笔形汞灯（2）、电磁铁（3）、偏振器（5）、干涉滤光片（8）和法布里-玻罗标准具（9）设置于工作平台（6）上，所述偏振器（5）有三个；其中：法拉第磁光效应实验装置：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱晨，施晓洁，
申请(专利权)人：上海复旦天欣科教仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31