物理实验教程一近代物理实验. .2008 [5]高立模.近代物理实验[M们.天津：南开大学出版社，2007. [6]李小萍.差频相位法光速测量系统误差及精度分析[」门.淮海工学院学报（自然 科学版)，2011,20(3)：19-22 [7]李金玉，茅方玥.用光速测定仪探究水的折射率[J].大学物理实验，2015,28 (2):28-30. 实验1-7法拉第效应与磁光调制 法拉第(M.Faraday)在探索电、磁、光之间关系的过程中经历了无数次失败，到1845 年终于发现了一种磁致旋光现象：当一束线偏振光通过介质时，如果在介质中沿光的传播 方向加上 一个磁场，就会观察到光经过介质后偏振面转过一个角度，即发生了旋光现象 这种现象后来被称为法拉第磁光效应(magneto-optic Faraday effect,MOFE),也常被称 为法拉第效应或法拉第旋转(Faraday effect or Faraday rotation)。法拉第效应表明磁场 可使介质具有旋光性，证实了光和磁的相互作用，为光的电磁波理论奠定了实验基础。 法拉第是英国著名物理学家和化学家，一生中做出了许多开创性的成就，如提出了电 场和磁场的概念，发现了电磁感应定律，为麦克斯韦电磁理论的建立开辟了道路：发明了 第一个通过电流使线圈绕着一块磁铁不停地转动的装置 一电动机，发明了第一个可持 续产生电流的发电机一圆盘发电机，并提出了制造现代电磁型电动机和发电机的基本 原理：发现了电解定律，为电子结构理论和应用电化学的发展奠定了基础：发现了磁介质 的磁致旋光现象，并提出了光的电磁波理论：创立了电介质的电容率概念，并用他的名字 来命名电容的单位“法拉” 法拉第效应不仅在电、磁、光的统一理论建立方面起了重要作用，而且有广阔的应用 价值。基于法拉第效应的磁光调制(magneto-optical modulation)技术可通过电磁场调制 光信号，实现在光信号上加载调制信号，广泛应用于基准传递，精密测角、光电通信、材料 性能检测、工业参数测量、生物医学分析等领域。通过本实验重点学习观测法拉第效应的 实验方法与技术，掌握磁光调制的基本原理和检测技术。 【实验目的】 (1)理解法拉第效应的宏观规律和微观原理。 (2)理解法拉第效应磁光调制的基本原理，掌握测量磁光调制特性的实验方法与 技术 (3)掌握测量磁光材料费尔德常数的实验方法与技术，学会用正交消光法、光强分布 相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数 (4)了解法拉第一生的许多开创性成就，学习法拉第的科学精神，科学思想和科学方 法，培养勇于探索未知的创新精神、善于解决复杂问题的实践能力。 54
— ５４ — 社,２００８． [５] 高立模．近代物理实验[M]．天津:南开大学出版社,２００７． [６] 李小萍．差频相位法光速测量系统误差及精度分析[J]．淮海工学院学报(自然 科学版),２０１１,２０(３):１９Ｇ２２． [７] 李金玉,茅方玥．用光速测定仪探究水的折射率[J]．大学物理实验,２０１５,２８ (２):２８Ｇ３０． 实验１Ｇ７ 法拉第效应与磁光调制 法拉第(M．Faraday)在探索电、磁、光之间关系的过程中经历了无数次失败,到１８４５ 年终于发现了一种磁致旋光现象:当一束线偏振光通过介质时,如果在介质中沿光的传播 方向加上一个磁场,就会观察到光经过介质后偏振面转过一个角度,即发生了旋光现象. 这种现象后来被称为法拉第磁光效应(magnetoＧopticFaradayeffect,MOFE),也常被称 为法拉第效应或法拉第旋转(FaradayeffectorFaradayrotation).法拉第效应表明磁场 可使介质具有旋光性,证实了光和磁的相互作用,为光的电磁波理论奠定了实验基础. 法拉第是英国著名物理学家和化学家,一生中做出了许多开创性的成就,如提出了电 场和磁场的概念,发现了电磁感应定律,为麦克斯韦电磁理论的建立开辟了道路;发明了 第一个通过电流使线圈绕着一块磁铁不停地转动的装置———电动机,发明了第一个可持 续产生电流的发电机———圆盘发电机,并提出了制造现代电磁型电动机和发电机的基本 原理;发现了电解定律,为电子结构理论和应用电化学的发展奠定了基础;发现了磁介质 的磁致旋光现象,并提出了光的电磁波理论;创立了电介质的电容率概念,并用他的名字 来命名电容的单位“法拉”. 法拉第效应不仅在电、磁、光的统一理论建立方面起了重要作用,而且有广阔的应用 价值.基于法拉第效应的磁光调制(magnetoＧopticalmodulation)技术可通过电磁场调制 光信号,实现在光信号上加载调制信号,广泛应用于基准传递、精密测角、光电通信、材料 性能检测、工业参数测量、生物医学分析等领域.通过本实验重点学习观测法拉第效应的 实验方法与技术,掌握磁光调制的基本原理和检测技术. 【实验目的】 (１)理解法拉第效应的宏观规律和微观原理. (２)理解法拉第效应磁光调制的基本原理,掌握测量磁光调制特性的实验方法与 技术. (３)掌握测量磁光材料费尔德常数的实验方法与技术,学会用正交消光法、光强分布 相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数. (４)了解法拉第一生的许多开创性成就,学习法拉第的科学精神、科学思想和科学方 法,培养勇于探索未知的创新精神、善于解决复杂问题的实践能力
光学测量技术实验第1章 【预习要求】 (1)什么是法拉第效应 (2)什么是磁光调制？基于法拉第效应的磁光调制有哪些基本特性？ (3)什么是费尔德常数？ (4)正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数的基本原理是 什么？各种方法如何实现？ (5)如何用示波器观测基于法拉第效应的磁光调制的基本特性？ (6)什么是磁光调制器的调制深度和调制角幅度？如何测量？ 【实验原理】 一、法拉第效应的旋光角 1845年法拉第发现磁致旋光现象后，法国物理学家费尔德(M.E.Verdet)通过实验 研究了大量固体，液体和气体物质的法拉第效应，结果表明：法拉第效应在固体、液体和气 体物质中广泛存在，但一般都不显著，其中固体的法拉第效应最强，气体的最弱。1854年 费尔德总结出法拉第效应的实验规律，即 0=VBd (1-7-1) 式中，0为法拉第效应中线偏振光偏振面E转过的角度，即磁致旋光角，也称法拉第旋转 角：B为外加磁场的磁感应强度：d为光沿若平行磁场方向在磁场作用的介质中传播的距 离。式(1-7-1)表明，偏振光通过在磁场作用下的介质时，光偏振面转过的角度0与光在介 质中通过的长度及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B成正比，比例系数V则 称为费尔德常数(Verdet constant),如图1-7-1所示。 6 入时 图1-71法拉第效应原理图 费尔德常数是表征介质法拉第效应特性的物理量，与介质的性质和光的波长有关。 顺酸性，弱磁性和抗磁性物质的V为常数，即与磁场强度B呈线性关系：铁磁性，亚铁 磁性和反铁磁性物质的V不为常数，即0与B不是简单的线性关系。 法拉第效应与天然固有旋光效应有若重要区别。法拉第效应具有非互易性，其旋光 方向仅由磁场方向决定，与光的传播方向无关；而天然固有旋光效应具有互易性，其旋光 方向与光的传播方向有关。因此，当光波往返通过天然旋光物质时，旋光角为0：但光波 往返通过磁致旋光物质时，旋光角加倍。根据法拉第效应的旋光方向与光的传播方向无 关这一特性，可使光波往返数次通过磁致旋光物质，从而增强法拉第效应。 -55-
— ５５ — 【预习要求】 (１)什么是法拉第效应? (２)什么是磁光调制? 基于法拉第效应的磁光调制有哪些基本特性? (３)什么是费尔德常数? (４)正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数的基本原理是 什么? 各种方法如何实现? (５)如何用示波器观测基于法拉第效应的磁光调制的基本特性? (６)什么是磁光调制器的调制深度和调制角幅度? 如何测量? 【实验原理】 一、法拉第效应的旋光角 １８４５年法拉第发现磁致旋光现象后,法国物理学家费尔德(M．E．Verdet)通过实验 研究了大量固体、液体和气体物质的法拉第效应,结果表明:法拉第效应在固体、液体和气 体物质中广泛存在,但一般都不显著,其中固体的法拉第效应最强,气体的最弱.１８５４年 费尔德总结出法拉第效应的实验规律,即 θ＝VBd (１Ｇ７Ｇ１) 式中,θ为法拉第效应中线偏振光偏振面E 转过的角度,即磁致旋光角,也称法拉第旋转 角;B 为外加磁场的磁感应强度;d 为光沿着平行磁场方向在磁场作用的介质中传播的距 离.式(１Ｇ７Ｇ１)表明,偏振光通过在磁场作用下的介质时,光偏振面转过的角度θ与光在介 质中通过的长度d 及介质中磁感应强度在光传播方向上的分量B 成正比,比例系数V 则 称为费尔德常数(Verdetconstant),如图１Ｇ７Ｇ１所示. 图１Ｇ７Ｇ１ 法拉第效应原理图 费尔德常数是表征介质法拉第效应特性的物理量,与介质的性质和光的波长有关. 顺磁性、弱磁性和抗磁性物质的V 为常数,即θ 与磁场强度B 呈线性关系;铁磁性、亚铁 磁性和反铁磁性物质的V 不为常数,即θ与B 不是简单的线性关系. 法拉第效应与天然固有旋光效应有着重要区别.法拉第效应具有非互易性,其旋光 方向仅由磁场方向决定,与光的传播方向无关;而天然固有旋光效应具有互易性,其旋光 方向与光的传播方向有关.因此,当光波往返通过天然旋光物质时,旋光角为０;但光波 往返通过磁致旋光物质时,旋光角加倍.根据法拉第效应的旋光方向与光的传播方向无 关这一特性,可使光波往返数次通过磁致旋光物质,从而增强法拉第效应
物理实验教程一近代物理实验. 0 二、费尔德常数的色散关系 法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象，起源于吸收光谱的塞曼 效应，即倒塞曼效应(inverse Zeeman effect),也称逆塞曼效应。根据量子力学理论可知， 介质中原子的轨道电子磁矩：为： (1-7-2) 式中，：为电子电荷，m为电子质量，L为电子的轨道角动量。在外加磁场B的作用下，电 子磁矩具有的势能E为： E,=-B=·点LB=·片BL (1-7-3) 式中，LB为电子轨道角动量在磁场方向上的分量 在磁场的作用下线偏振光通过介质时，光子与轨道电子发生相互作用，使轨道电子发 生能级跃迁。在磁场不是很强的条件下，按照跃迁选择定则，在平行于磁场方向上的磁量 子数只能取士1，对应的角动量变化为士方。由于原子和光子的角动量守恒，故光子的角动 量变化也为士。由式(1-7-3)可知对应的光子能量变化△E为： △E=土·二Bh=土m (1-7-4) 式中，方为约化普朗克常数，是角动量量子化的最小单位；仙为电子轨道磁矩在外加磁场 中的进动频率。因此，平行于磁场方向传播的角频率为的线偏振光在磁场作用的介质 中分裂为角频率为仙士w的右旋和左旋圆偏振光，这就是倒塞曼效应。 根据上述分析可知，入射介质的线偏振光因倒塞曼效应而变为右旋和左旋圆偏振光 频率不同的右旋和左旋圆偏振光在介质中的折射率不同，通过相同的介质距离产生的相 位延迟也不同。右旋和左旋圆偏振光在出射介质时又合成为线偏振光，从而使人射光的 振动面在介质中发生旋转，导致出射光的振动面与入射光的不同。如图1-7-2所示，右旋 和左旋圆偏振光在介质中的折射率分别为”R和n1,通过长度为d的介质后相位延迟分 别为9和9L,则产生的相位差为： x-g-(nx-m)d (1-7-5) 因此，合成线偏振光旋转角即法拉第效应旋光角0为： 0= (1-7-6) 图17-2右旋和左旋圆偏振光的相位延迟与合成线偏振光的能转角 56
— ５６ — 二、费尔德常数的色散关系 法拉第效应是磁场引起介质折射率变化而产生的旋光现象,起源于吸收光谱的塞曼 效应,即倒塞曼效应(inverseZeemaneffect),也称逆塞曼效应.根据量子力学理论可知, 介质中原子的轨道电子磁矩μ 为: μ＝－１ ２e m L (１Ｇ７Ｇ２) 式中,e为电子电荷,m 为电子质量,L 为电子的轨道角动量.在外加磁场B 的作用下,电 子磁矩具有的势能Ep为: Ep＝－μB＝１ ２e m LB＝１ ２e m BLB (１Ｇ７Ｇ３) 式中,LB 为电子轨道角动量在磁场方向上的分量. 在磁场的作用下线偏振光通过介质时,光子与轨道电子发生相互作用,使轨道电子发 生能级跃迁.在磁场不是很强的条件下,按照跃迁选择定则,在平行于磁场方向上的磁量 子数只能取±１,对应的角动量变化为±h－ .由于原子和光子的角动量守恒,故光子的角动 量变化也为±h－ .由式(１Ｇ７Ｇ３)可知对应的光子能量变化 ΔE 为: ΔE＝±１ ２e m Bh－＝±ωBh－ (１Ｇ７Ｇ４) 式中,h－ 为约化普朗克常数,是角动量量子化的最小单位;ωB 为电子轨道磁矩在外加磁场 中的进动频率.因此,平行于磁场方向传播的角频率为ω 的线偏振光在磁场作用的介质 中分裂为角频率为ω±ωB 的右旋和左旋圆偏振光,这就是倒塞曼效应. 根据上述分析可知,入射介质的线偏振光因倒塞曼效应而变为右旋和左旋圆偏振光. 频率不同的右旋和左旋圆偏振光在介质中的折射率不同,通过相同的介质距离产生的相 位延迟也不同.右旋和左旋圆偏振光在出射介质时又合成为线偏振光,从而使入射光的 振动面在介质中发生旋转,导致出射光的振动面与入射光的不同.如图１Ｇ７Ｇ２所示,右旋 和左旋圆偏振光在介质中的折射率分别为nR 和nL,通过长度为d 的介质后相位延迟分 别为φR和φL,则产生的相位差为: φR－φL＝２π λ(nR－nL)d (１Ｇ７Ｇ５) 因此,合成线偏振光旋转角即法拉第效应旋光角θ为: θ＝１ ２(φR－φL)＝π λ(nR－nL)d (１Ｇ７Ｇ６) 图１Ｇ７Ｇ２ 右旋和左旋圆偏振光的相位延迟与合成线偏振光的旋转角
0 光学测量技术实验第1章 因介质的折射率是频率的函数，故频率为w士仙：的右旋和左旋圆偏振光的折射率可 分别表示为： R=n(w十w) (1-7-7) n-n(w-wp （1-7-8) 由于m≥w,式(1-7-7)和式(1-7-8)的函数关系可用秦勒级数展开并取一阶近似，结 合式(1-7-4)中w的表达式，可得： n.-n(atu )=n(a)ta,tigen(a)g (1-7-9) do u-ao-og）-ao)-a.h巴-no）名月 (1-7-10) do 式中，n()为无外加磁场时介质折射率的颜率函数。 由式1-76)，式1-79)和式1-710)，并结合w=要，可得法拉第效应旋光角为： 1 (1-7-11) 式中，（和入分别为入射偏振光在真空中的光速和波长，n(入）为无外加磁场时介质折射率 的波长函数。由式(1-7-11)可知，法拉第效应旋光角既与磁场作用介质的长度和磁感应 强度的大小有关，又与入射偏振光的波长和介质色散有关。对比式(171)和式(17-11)， 可得磁光介质的费尔德常数色散关系式为： v=va=安台 (1-7-12) 根据上述推导过程可知，光的右旋和左旋只是相对于磁场方向而言的，与光的传播方 向同磁场方向相同或相反无关。因此，与自然旋光现象不同，法拉第磁致旋光现象具有非 互易性、不可逆性。 三、法拉第效应磁光调制 磁光周制是采用物质的磁光效应改变光信号的特性，使光信号的特性随若调制信号 的变化而变化，实现在光信号上加载调制信号。可改变的光信号特性主要有幅度、相位、 频率、偏振、传播方向等。磁光效应通常是指光与磁场中的物质或具有自发磁化强度的物 质之间相互作用所产生的各种光学现象，除最为熟知的法拉第磁光效应外，还有克尔磁光 效应(Ker magnetic-optic effect)、塞曼效应(Zeeman effect),科顿-穆顿效应(Cotton- Mouton effect)和佛克脱效应(Voigt effect)等。 1,磁光调制的基本原理 法拉第效应磁光调制主要是改变光信号的振幅，即调制输出光强。法拉第效应磁光 调制系统一般由起偏器、磁光晶体、励磁线圈和检偏器等组成，励磁线圈通入交变电流产 生交变磁场，入射光波通过起偏器变为线偏振光，再经过交变磁场作用的磁光品体时因法 拉第效应产生交变的旋光角，从而引起检偏器出射光的光强的变化。假设通入励磁线圈 的交变电流为： i-iosin(t) (1-7-13) 式中和w分别为交变电流的振幅和频率。励磁线圈所产生的交变磁场B,为： -57-
— ５７ — 因介质的折射率是频率的函数,故频率为ω±ωB 的右旋和左旋圆偏振光的折射率可 分别表示为: nR＝n(ω＋ωB ) (１Ｇ７Ｇ７) nL＝n(ω－ωB ) (１Ｇ７Ｇ８) 由于ω≫ωB ,式(１Ｇ７Ｇ７)和式(１Ｇ７Ｇ８)的函数关系可用泰勒级数展开并取一阶近似,结 合式(１Ｇ７Ｇ４)中ωB 的表达式,可得: nR＝n(ω＋ωB )＝n(ω)＋ωB dn(ω) dω ＝n(ω)＋１ ２e m Bdn(ω) dω (１Ｇ７Ｇ９) nL＝n(ω－ωB )＝n(ω)－ωB dn(ω) dω ＝n(ω)－１ ２e m Bdn(ω) dω (１Ｇ７Ｇ１０) 式中,n(ω)为无外加磁场时介质折射率的频率函数. 由式(１Ｇ７Ｇ６)、式(１Ｇ７Ｇ９)和式(１Ｇ７Ｇ１０),并结合ω＝２πc λ ,可得法拉第效应旋光角为: θ＝１ ２c e mωdn(ω) dω Bd＝－１ ２ce m λ dn(λ) dλ Bd (１Ｇ７Ｇ１１) 式中,c和λ 分别为入射偏振光在真空中的光速和波长,n(λ)为无外加磁场时介质折射率 的波长函数.由式(１Ｇ７Ｇ１１)可知,法拉第效应旋光角既与磁场作用介质的长度和磁感应 强度的大小有关,又与入射偏振光的波长和介质色散有关.对比式(１Ｇ７Ｇ１)和式(１Ｇ７Ｇ１１), 可得磁光介质的费尔德常数色散关系式为: V＝V(λ)＝－１ ２ce m λ dn(λ) dλ (１Ｇ７Ｇ１２) 根据上述推导过程可知,光的右旋和左旋只是相对于磁场方向而言的,与光的传播方 向同磁场方向相同或相反无关.因此,与自然旋光现象不同,法拉第磁致旋光现象具有非 互易性、不可逆性. 三、法拉第效应磁光调制 磁光调制是采用物质的磁光效应改变光信号的特性,使光信号的特性随着调制信号 的变化而变化,实现在光信号上加载调制信号.可改变的光信号特性主要有幅度、相位、 频率、偏振、传播方向等.磁光效应通常是指光与磁场中的物质或具有自发磁化强度的物 质之间相互作用所产生的各种光学现象,除最为熟知的法拉第磁光效应外,还有克尔磁光 效应 (KerrmagneticＧopticeffect)、塞 曼效 应 (Zeemaneffect)、科顿Ｇ穆顿 效 应 (CottonＧ Moutoneffect)和佛克脱效应(Voigteffect)等. １．磁光调制的基本原理 法拉第效应磁光调制主要是改变光信号的振幅,即调制输出光强.法拉第效应磁光 调制系统一般由起偏器、磁光晶体、励磁线圈和检偏器等组成,励磁线圈通入交变电流产 生交变磁场,入射光波通过起偏器变为线偏振光,再经过交变磁场作用的磁光晶体时因法 拉第效应产生交变的旋光角,从而引起检偏器出射光的光强的变化.假设通入励磁线圈 的交变电流i为: i＝i０sin(ωit) (１Ｇ７Ｇ１３) 式中,i０和ωi分别为交变电流的振幅和频率.励磁线圈所产生的交变磁场Ba为:
物理实验教程一近代物理实验 0 B,=B.osin(@:t) (1-7-14 式中，B为交变磁场的振幅。故磁光品体因法拉第效应产生的交变旋光角即调制角 0n为： 0=0osin(w,t) (1-7-15) 式中，0。为交变旋光角的振幅，称为调制角幅度。设起偏器与检偏器的偏振化方向之间 的夹角为a,根据马吕斯定律(Malus law)可知检偏器出射光的光强I为 I=1ocos2 (a+0m)=Iocos2[a+0mosin(wit)] (1-7-16) 式中，。为入射线偏振光的光强。由式(1-7-16)可知，当α一定时，输出光强I仅随调制角 。变化，因为调制角受交变磁场或信号电流控制，从而使调制信号的变化转化为光信号 的强度变化，这就是法拉第效应磁光调制的基本原理。 2.磁光调制的基本特性 由式(1-7-16)和三角函数倍角公式可得： 1=Lo{1+cos[2(a+0)]) (1-7-17) 根据式(1-7-17)可知，在0≤a+0.≤90°的条件下，当0m=一0®时输出光强有极大 值.即 I-I(1+cos[2(a-0)]) (1-7-18) 当0。=十0。时，输出光强有极小值，即 ILm=21o(1+cos[2(a+0n)]) (1-7-19) 光强的调制幅度1定义为： (1-7-20) 将式(1-7-18)和式(1-7-19)代入式(1-7-20)计算可得： IA=Iosin(2a)sin(20) (1-7-21) 故在调制角幅度00一定的条件下，当a=45°时光强调制幅度最大，即 1=J。sin(20) (1-7-22) 根据式(1-7-17)和式(1-7-15)，在0为小角度时输出的调制光强为： 11.-e=21[1-sin(20.]≈2161-20.)=21.[1-20wn(a]1-723) 由式(1-7-22)和式(1-7-23)可知，当a=45时磁光调制幅度最大，而且输出光信号的 频率等于调制信号的频率，法拉第效应磁光调制系统的磁光调制作用最好，因此在法拉第 效应磁光调制系统中起偏器和检偏器的偏振化方向通常取45°。 同理，当a=0°或a=90°，即起偏器和检偏器偏振化方向平行或正交时，有 1|.==1。cos0n≈1，(1-02)=2lo{2-02[1-cos(2w,t)]}(1-7-24) Il.=w=1osin20n≈102=102[1-cos(2w,t)] (1-7-25) 因此，当a=0或α=90时，输出的调制光强接近于直流分量1。或0，磁光调制幅度 —58—
— ５８ — Ba＝Ba０sin(ωit) (１Ｇ７Ｇ１４) 式中,Ba０为交变磁场的振幅.故磁光晶体因法拉第效应产生的交变 旋 光角 即调 制角 θm 为: θm ＝θm０sin(ωit) (１Ｇ７Ｇ１５) 式中,θm０为交变旋光角的振幅,称为调制角幅度.设起偏器与检偏器的偏振化方向之间 的夹角为α,根据马吕斯定律(Maluslaw)可知检偏器出射光的光强I 为: I＝I０cos２(α＋θm)＝I０cos２[α＋θm０sin(ωit)] (１Ｇ７Ｇ１６) 式中,I０为入射线偏振光的光强.由式(１Ｇ７Ｇ１６)可知,当α 一定时,输出光强I 仅随调制角 θm 变化,因为调制角受交变磁场或信号电流控制,从而使调制信号的变化转化为光信号 的强度变化,这就是法拉第效应磁光调制的基本原理. ２．磁光调制的基本特性 由式(１Ｇ７Ｇ１６)和三角函数倍角公式可得: I＝１ ２I０{１＋cos[２(α＋θm)]} (１Ｇ７Ｇ１７) 根据式(１Ｇ７Ｇ１７)可知,在０≤α＋θm ≤９０°的条件下,当θm ＝－θm０ 时输出光强有极大 值,即 ILmax＝１ ２I０{１＋cos[２(α－θm０)]} (１Ｇ７Ｇ１８) 当θm ＝＋θm０时,输出光强有极小值,即 ILmin＝１ ２I０{１＋cos[２(α＋θm０)]} (１Ｇ７Ｇ１９) 光强的调制幅度IA定义为: IA＝ILmax－ILmin (１Ｇ７Ｇ２０) 将式(１Ｇ７Ｇ１８)和式(１Ｇ７Ｇ１９)代入式(１Ｇ７Ｇ２０)计算可得: IA＝I０sin(２α)sin(２θm０) (１Ｇ７Ｇ２１) 故在调制角幅度θm０一定的条件下,当α＝４５°时光强调制幅度最大,即 IAmax＝I０sin(２θm０) (１Ｇ７Ｇ２２) 根据式(１Ｇ７Ｇ１７)和式(１Ｇ７Ｇ１５),在θm０为小角度时输出的调制光强为: I α＝４５°＝１ ２I０[１－sin(２θm)]≈ １ ２I０(１－２θm)＝１ ２I０[１－２θm０sin(ωit)](１Ｇ７Ｇ２３) 由式(１Ｇ７Ｇ２２)和式(１Ｇ７Ｇ２３)可知,当α＝４５°时磁光调制幅度最大,而且输出光信号的 频率等于调制信号的频率,法拉第效应磁光调制系统的磁光调制作用最好,因此在法拉第 效应磁光调制系统中起偏器和检偏器的偏振化方向通常取４５°. 同理,当α＝０°或α＝９０°,即起偏器和检偏器偏振化方向平行或正交时,有: I α＝０°＝I０cos２ θm ≈I０(１－θ２ m)＝１ ２I０{２－θ２ m０[１－cos(２ωit)]} (１Ｇ７Ｇ２４) I α＝９０°＝I０sin２ θm ≈I０θ２ m ＝１ ２I０θ２ m０[１－cos(２ωit)] (１Ｇ７Ｇ２５) 因此,当α＝０°或α＝９０°时,输出的调制光强接近于直流分量I０ 或０,磁光调制幅度
0. 光学测量技术实验第1章 为0，法拉第效应磁光调制系统没右调制作用，但输出光信号的辄率等干调制信号缅名的 两倍。这时，法拉第效应磁光调制系统可作为检测器，通过检测二倍频的输出光信号，判 断检偏器与起偏器偏振化方向是否平行或正交，这就是磁光调制二倍频法测量法拉第效 应旋转角的基本原理」 3.磁光调制的光强调制深度 磁光调制器的光强调制深度)定义为： (1-7-26) 根据上述分析可知，当a=45°且0。=一0时，磁光调制器输出最大光强1为： 1s=21o[1+sin(20o)门 (1-7-27) 当a=45°且0。=十0时，磁光调制器输出最小光强1n为： 1nm=21[1-sin(20.a)门 (1-7-28） 由式(1-7-26)~式(1-7-28)可得 Im一I =sin(20) (1-7-29) 测调制角幅度0o为： 0w-安o-名ony (1-7-30) 因此，测出磁光调制器输出光强的1.和Ln后便可计算出调制角幅度0和光强调 制深度？。根据法拉第效应可知，调制角幅度和光强调制深度随交变磁场的振幅变化而 变化，在调制磁场饱和时有最大调制角幅度(0。)，和最大光强调制深度7x。 四、费尔德常数的测量方法 费尔德常数不仅在磁光材料研究中具有重要的理论意义，而且是法拉第效应磁光器 件设计和应用中的一个主要参数。根据前文分析可知，可采用两大类方法测量磁光材料 的费尔德常数：一是基于法拉第效应的关系式(1-7-1)测量，二是基于费尔德常数的色散 关系式(1-7-12)测量。 根据法拉第效应测量费尔德常数的实验方法主要有正交消光法、光强分布相移法、磁 光调制倍频法、双光束差动法、与标准样品比较法，这些方法的关键都是精确测量旋光角。 本实验采用正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数。 正交消光法测量费尔德常数的原理是：在检偏器和起偏器的偏振化方向正交的条件 下，被测磁光材料样品无磁场作用时，入射线偏振光通过检偏器的光强为最小值；外加磁 场作用时，线偏振光通过待测样品后因法拉第效应旋转一定的角度，则通过检偏器的光强 不再为最小值；转动检偏器使光强仍为最小值，通过精密测角器可测出这一旋转角度，之 后测出磁感应强度和样品长度，就可计算出磁光材料的费尔德常数。光强分布相移法测 量费尔德常数的基础原理是马吕斯定律：在无磁场和有磁场作用于被测磁光材料样品的 条件下，转动检偏器一周，分别测出光强分布曲线，根据马吕斯定律拟合计算二者的相移 量即法拉第效应旋转角，进而计算出费尔德常数。磁光调制倍频法测量费尔德常数是在 -59-
— ５９ — 为０,法拉第效应磁光调制系统没有调制作用,但输出光信号的频率等于调制信号频率的 两倍.这时,法拉第效应磁光调制系统可作为检测器,通过检测二倍频的输出光信号,判 断检偏器与起偏器偏振化方向是否平行或正交,这就是磁光调制二倍频法测量法拉第效 应旋转角的基本原理. ３．磁光调制的光强调制深度 磁光调制器的光强调制深度η定义为: η＝Imax－Imin Imax＋Imin (１Ｇ７Ｇ２６) 根据上述分析可知,当α＝４５°且θm ＝－θm０时,磁光调制器输出最大光强Imax为: Imax＝１ ２I０[１＋sin(２θm０)] (１Ｇ７Ｇ２７) 当α＝４５°且θm ＝＋θm０时,磁光调制器输出最小光强Imin为: Imin＝１ ２I０[１－sin(２θm０)] (１Ｇ７Ｇ２８) 由式(１Ｇ７Ｇ２６)~式(１Ｇ７Ｇ２８)可得: η＝Imax－Imin Imax＋Imin ＝sin(２θm０) (１Ｇ７Ｇ２９) 则调制角幅度θm０为: θm０＝１ ２arcsin Imax－Imin Imax＋Imin ＝１ ２arcsinη (１Ｇ７Ｇ３０) 因此,测出磁光调制器输出光强的Imax和Imin后便可计算出调制角幅度θm０和光强调 制深度η.根据法拉第效应可知,调制角幅度和光强调制深度随交变磁场的振幅变化而 变化,在调制磁场饱和时有最大调制角幅度(θm０)max和最大光强调制深度ηmax. 四、费尔德常数的测量方法 费尔德常数不仅在磁光材料研究中具有重要的理论意义,而且是法拉第效应磁光器 件设计和应用中的一个主要参数.根据前文分析可知,可采用两大类方法测量磁光材料 的费尔德常数:一是基于法拉第效应的关系式(１Ｇ７Ｇ１)测量,二是基于费尔德常数的色散 关系式(１Ｇ７Ｇ１２)测量. 根据法拉第效应测量费尔德常数的实验方法主要有正交消光法、光强分布相移法、磁 光调制倍频法、双光束差动法、与标准样品比较法,这些方法的关键都是精确测量旋光角. 本实验采用正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法测量费尔德常数. 正交消光法测量费尔德常数的原理是:在检偏器和起偏器的偏振化方向正交的条件 下,被测磁光材料样品无磁场作用时,入射线偏振光通过检偏器的光强为最小值;外加磁 场作用时,线偏振光通过待测样品后因法拉第效应旋转一定的角度,则通过检偏器的光强 不再为最小值;转动检偏器使光强仍为最小值,通过精密测角器可测出这一旋转角度,之 后测出磁感应强度和样品长度,就可计算出磁光材料的费尔德常数.光强分布相移法测 量费尔德常数的基础原理是马吕斯定律:在无磁场和有磁场作用于被测磁光材料样品的 条件下,转动检偏器一周,分别测出光强分布曲线,根据马吕斯定律拟合计算二者的相移 量即法拉第效应旋转角,进而计算出费尔德常数.磁光调制倍频法测量费尔德常数是在
物理实验教程—近代物理实验“ 0 正交消光法的基础上，另加法拉第效应磁光调制器，通过检测二倍频输出光信号确定检偏 器的消光（光强最小）或光强最大位置，从而更加精确地测量法拉第效应旋转角。磁光调 制倍颖法在确定消光或光强最大位置时，通常采用调制电流信号与二倍频光电流信号在 示波器上合成李萨如图的方法，通过观测并分析李萨如图是否对称来判断。观测李萨如 图的方法比直接观测二倍频信号相位和幅度的方法更直观、更方便，更精确。 【实验器材】 实验器材主要有磁光效应综合实验仪、光学导轨和滑块，光学部件、直流可调稳压电 源、电磁铁，数字示波器、待测样品等。磁光效应综合实验仪主要由激光器电源、特斯拉 计、光功率计、调制信号发生器和选频放大器五部分组成。光学部件主要有半导体激光 器、起偏器、检偏器，带偏振片的测角器、会聚透镜、光电探测器、，调制线圈和磁光晶体等。 【实验内容】 一、基础性实验内容 1.电磁铁磁头间隙空间磁场分布与中心磁场的测量分析 (1)从0至最大值改变励磁电流，用特斯拉计测量电磁铁两磁头正中心的磁感应强 度，分析磁感应强度随励磁电流变化的关系，并拟合出线性变化范围的关系式 (2)在磁感应强度线性变化范围内，选取大的励磁电流和空间点分布合理的位置，测 量电陵铁磁头间隙空间磁场分布，并分析磁场分布特征 2.固体磁光材料货尔德常数的测量分析 (1)选取大的磁感应强度固定不变，选取费尔德常数大和小的样品各一个，分别采用 正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法三种方法测量费尔德常数，对比分析三种 方法的测量结果和适用性。 (2)在磁感应强度线性变化范围内改变磁场大小，采用磁光调制倍频法再次测量这 两个样品的费尔德常数，并将其与上述磁光调制倍颜法的测量结果对比分析】 3.法拉第效应磁光调制特性的测量分析 (1)在输入光波及调制磁场不变的条件下，调节起偏器和检偏器的偏振化方向，使其 从平行到正交，即夹角α在0~π/2范围内变化，用示波器观测输出光强调制波的幅度、颜 率、形状的变化，分析输出光强调制波的幅度和输出光强的变化特性。根据法拉第效应璃 光调制的基本原理，分析输出光强调制波的幅度、频率、形状变化和输出光强变化产生的 原因。 (2)在法拉第效应磁光调制系统具有调制作用的条件下，即起偏器和检偏器的偏振 化方向夹角α=π/4时，固定输入光波，改变调制磁场大小，用示波器观测不同磁场大小时 输出光强的极大值和极小值，测量分析磁光调制器的光强调制深度和调制角幅度随调制 磁场的变化关系，并测出最大光强调制深度和最大调制角幅度， 二、设计性实验内容 1,实验内客 在结合现有实验条件的基础上，通过查阅文献自主设计实验方案，尝试完成下列实验 内容 60
— ６０ — 正交消光法的基础上,另加法拉第效应磁光调制器,通过检测二倍频输出光信号确定检偏 器的消光(光强最小)或光强最大位置,从而更加精确地测量法拉第效应旋转角.磁光调 制倍频法在确定消光或光强最大位置时,通常采用调制电流信号与二倍频光电流信号在 示波器上合成李萨如图的方法,通过观测并分析李萨如图是否对称来判断.观测李萨如 图的方法比直接观测二倍频信号相位和幅度的方法更直观、更方便、更精确. 【实验器材】 实验器材主要有磁光效应综合实验仪、光学导轨和滑块、光学部件、直流可调稳压电 源、电磁铁、数字示波器、待测样品等.磁光效应综合实验仪主要由激光器电源、特斯拉 计、光功率计、调制信号发生器和选频放大器五部分组成.光学部件主要有半导体激光 器、起偏器、检偏器、带偏振片的测角器、会聚透镜、光电探测器、调制线圈和磁光晶体等. 【实验内容】 一、基础性实验内容 １．电磁铁磁头间隙空间磁场分布与中心磁场的测量分析 (１)从０至最大值改变励磁电流,用特斯拉计测量电磁铁两磁头正中心的磁感应强 度,分析磁感应强度随励磁电流变化的关系,并拟合出线性变化范围的关系式. (２)在磁感应强度线性变化范围内,选取大的励磁电流和空间点分布合理的位置,测 量电磁铁磁头间隙空间磁场分布,并分析磁场分布特征. ２．固体磁光材料费尔德常数的测量分析 (１)选取大的磁感应强度固定不变,选取费尔德常数大和小的样品各一个,分别采用 正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法三种方法测量费尔德常数,对比分析三种 方法的测量结果和适用性. (２)在磁感应强度线性变化范围内改变磁场大小,采用磁光调制倍频法再次测量这 两个样品的费尔德常数,并将其与上述磁光调制倍频法的测量结果对比分析. ３．法拉第效应磁光调制特性的测量分析 (１)在输入光波及调制磁场不变的条件下,调节起偏器和检偏器的偏振化方向,使其 从平行到正交,即夹角α 在０~π/２范围内变化,用示波器观测输出光强调制波的幅度、频 率、形状的变化,分析输出光强调制波的幅度和输出光强的变化特性.根据法拉第效应磁 光调制的基本原理,分析输出光强调制波的幅度、频率、形状变化和输出光强变化产生的 原因. (２)在法拉第效应磁光调制系统具有调制作用的条件下,即起偏器和检偏器的偏振 化方向夹角α＝π/４时,固定输入光波,改变调制磁场大小,用示波器观测不同磁场大小时 输出光强的极大值和极小值,测量分析磁光调制器的光强调制深度和调制角幅度随调制 磁场的变化关系,并测出最大光强调制深度和最大调制角幅度. 二、设计性实验内容 １．实验内容 在结合现有实验条件的基础上,通过查阅文献自主设计实验方案,尝试完成下列实验 内容:
0. 光学测量技术实验第1章 (1)在可见光波段范围内，根据法拉第效应测量固体磁光材料费尔德常数的色散 关系。 (2)根据式(1-7-12)所示的色散关系，在可见光波段范围内测量固体磁光材料费尔德 常数的色散关系 (3)根据法拉第效应测量煤油、地层水，海水等液体的费尔德常数。 (4)基础性实验内容的法拉第效应磁光调制实验中，调制信号采用的是正弦波信号， 试探究用三角被、据齿波和方波信号时的磁光调制特性。 2.实验要求 闸述实验基本原理和方法，说明测量系统组成和基本实验步骤，进行实际实验测量， 选择合理方法处理实验数据，分析与讨论实验结果。 【注意事项】 (1)切勿直视激光，以免损伤视力。 (2)光学元件和实验样品均为易损件，使用时应加倍小心：同时应注意不要用手触摸 光学元件和实验样品的透光面，一定保证各光学表面的清洁。 (3)给电磁铁提供励磁电流的直流稳压电源在开或关之前，务必使电流调节在最小 位置，否则会因电磁感应损坏电源。 (4)实验时选频放大器不要直接输入大的光电探测器信号，以免损坏。 (5)实验时应注意示波器要远离直流稳压电源和电磁铁，否则电源中变压器和电磁 铁产生的磁场会影响示波器的稳定性。 (6)实验时应调节光电探测器前面的光阑，使通光孔大小合适，以便减小外界杂散光 的影响。 (7)注意实验环境中不要有大的振动，外界光强不要有大的变化。 【思考与讨论】 ()法拉第磁致旋光效应的微观机理是什么？如何通过法拉第效应宏观物理量来测 量电子荷质比？ (2)法拉第效应磁光调制的基本原理是什么？在什么条件下才能制作成磁光调 制器？ (3)测量费尔德常数的实验方法有哪些？它们各有什么特点？ (4)根据实验结果分析，正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法三种方法测 量费尔德常数的误差因索主要有哪些？如何减小或消除这些影响因素？ (5)如何判断被测样品是否存在自然旋光现象？若有自然旋光现象，测量法拉第旋 光角时可采用哪些实验方法消除自然旋光现象的影响？ 【参考文献】 [1]吴思诚，苟坤.近代物理实验[M门.4版.北京：高等教有出版社，2015 [2]郑建洲.近代物理实验[M门.北京：科学出版社，2016. [3]韩炜，杜晓波.近代物理实验[M们.北京：商等教有出版社，2017 「4]云月厚，杨军.近代物理实验[M.呼和浩特：内蒙古大学出版社，2018. -61-
— ６１ — (１)在可见光波段范围内,根据法拉第效应测量固体磁光材料费尔德常数的色散 关系. (２)根据式(１Ｇ７Ｇ１２)所示的色散关系,在可见光波段范围内测量固体磁光材料费尔德 常数的色散关系. (３)根据法拉第效应测量煤油、地层水、海水等液体的费尔德常数. (４)基础性实验内容的法拉第效应磁光调制实验中,调制信号采用的是正弦波信号, 试探究用三角波、锯齿波和方波信号时的磁光调制特性. ２．实验要求 阐述实验基本原理和方法,说明测量系统组成和基本实验步骤,进行实际实验测量, 选择合理方法处理实验数据,分析与讨论实验结果. 【注意事项】 (１)切勿直视激光,以免损伤视力. (２)光学元件和实验样品均为易损件,使用时应加倍小心;同时应注意不要用手触摸 光学元件和实验样品的透光面,一定保证各光学表面的清洁. (３)给电磁铁提供励磁电流的直流稳压电源在开或关之前,务必使电流调节在最小 位置,否则会因电磁感应损坏电源. (４)实验时选频放大器不要直接输入大的光电探测器信号,以免损坏. (５)实验时应注意示波器要远离直流稳压电源和电磁铁,否则电源中变压器和电磁 铁产生的磁场会影响示波器的稳定性. (６)实验时应调节光电探测器前面的光阑,使通光孔大小合适,以便减小外界杂散光 的影响. (７)注意实验环境中不要有大的振动,外界光强不要有大的变化. 【思考与讨论】 (１)法拉第磁致旋光效应的微观机理是什么? 如何通过法拉第效应宏观物理量来测 量电子荷质比? (２)法拉第效应磁光调制的基本原理 是什 么? 在 什么 条件 下 才能 制作 成磁 光调 制器? (３)测量费尔德常数的实验方法有哪些? 它们各有什么特点? (４)根据实验结果分析,正交消光法、光强分布相移法和磁光调制倍频法三种方法测 量费尔德常数的误差因素主要有哪些? 如何减小或消除这些影响因素? (５)如何判断被测样品是否存在自然旋光现象? 若有自然旋光现象,测量法拉第旋 光角时可采用哪些实验方法消除自然旋光现象的影响? 【参考文献】 [１] 吴思诚,苟坤．近代物理实验[M]．４版．北京:高等教育出版社,２０１５． [２] 郑建洲．近代物理实验[M]．北京:科学出版社,２０１６． [３] 韩炜,杜晓波．近代物理实验[M]．北京:高等教育出版社,２０１７． [４] 云月厚,杨军．近代物理实验[M]．呼和浩特:内蒙古大学出版社,２０１８．
物理实验教程—近代物理实验 [5]吴兴林，代少玉.近代物理实验[M门.西安：西安电子科技大学出版社，2019. [6]刘惠莲.近代物理实验M.北京：科学出版社，2020. 171 RUAN Y.IARVIS R A.RODE A V.et al.Wavelength Dispersion of verdet Constants in Chalcogenide Glasses for Magneto-optical Waveguide Devices] Optics Communications,2005,252(3):39-45. [8]KRUK A.MROZEK M.The Measurement of Faraday Effeet of Translucent Material in the Entire Visible Spectrum[J].Measurement,2020,162(5):1-9. [9]FARADAY M,MARTIN T.Faraday's Diary of Experimental Investigation (Vol.)[M].2nd Edition.Fairfield.IA:HR Direct.008 实验1-8白光再现激光全息照相 为了提高电子显微镜的分辨本领，1947年匈牙利裔的英国应用物理学家丹尼斯·盖 博(D.Gabar)提出了“波前重建”的全息照相(holography)基本原理，并开始了全息照相 技术的研究工作。盖博于1948年用汞灯光源拍摄出世界上第一张“全息照片”，并在《自 然》杂志上发表了一篇介绍全息照相技术的两页短文1949年又在英国《伦敦皇家学会学 报》上发表了一篇37页的长文，详细阐述了全息照相的原理与技术。由于当时缺少相干 性好的光源，全息照相技术的实用研究没有取得突陂性的进展。1960年，高亮度、高相干 的激光光源问世。1963年，在美国密执安大学从事雷达工作的雷斯(E.N.Lei)和乌巴 尼克.Upatnieks)发表了世界上第一张激光全息照片，全息照相技术才有了实用性突破 并迅速发展。盖博因发明和发展全息照相技术而荣获1971年的诺贝尔物理学奖。 现在的光学全息照相技术除了传统的全息照相技术外，还发展出数字全息照相技术 (digital holography);不仅有激光全息照相(laser photography),而且有白光全息照相 (white-light holography)、彩虹全息照相(rainbow holography)、全景全息照相 (panoramic holography),已成为近代物理中一种重要的光学技术。全息照相的基础理论 除了适用于光波之外，还可应用于其他多种类型的波，只要这些波在形成干涉图样时具有 足够的相干性。全息照相技术也从光学领域发展到其他领域，如微波全息照相、电子波全 息照相、X射线全息照相、声被全息照相、地震波全息照相等，在科学研究、军事侦察、医学 诊断、检测分析、艺术展现、生产生活等许多领域都具有广阔的应用空间和实用价值。 全息照相技术的发展可分为四个阶段.第一阶段是水银灯光记录的同轴全息照相.尽 管这是一项开创性技术，但基本没有实用价值：第二阶段是激光记录，激光再现的全息照 相，应用受到一定的限制：第三阶段是激光记录、白光再现的全息照相，实用价值更高：第 四阶段是当前所致力研发的白光记录全息照相，但还没有达到实用阶段。在激光记录、白 光再现的全息照相技术中，反射全息照相技术具有记录光路简单，白光直接再现的优点 而且是实现真彩色全息的重要基础。通过本实验重点学习反射全息照相技术的基本原 —62
— ６２ — [５] 吴兴林,代少玉．近代物理实验[M]．西安:西安电子科技大学出版社,２０１９． [６] 刘惠莲．近代物理实验[M]．北京:科学出版社,２０２０． [７] RUAN Y,JARVISR A,RODEA V,etal．WavelengthDispersionofVerdet ConstantsinChalcogenideGlassesforMagnetoＧopticalWaveguideDevices[J]． OpticsCommunications,２００５,２５２(３):３９Ｇ４５． [８] KRUK A,MRZEK M．TheMeasurementofFaradayEffectofTranslucent MaterialintheEntireVisibleSpectrum[J]．Measurement,２０２０,１６２(５):１Ｇ９． [９] FARADAY M,MARTIN T．FaradaysDiaryofExperimentalInvestigation (Vol．４)[M]．２ndEdition．Fairfield,IA:HRDirect,２００８． 实验１Ｇ８ 白光再现激光全息照相 为了提高电子显微镜的分辨本领,１９４７年匈牙利裔的英国应用物理学家丹尼斯盖 博(D．Gabar)提出了“波前重建”的全息照相(holography)基本原理,并开始了全息照相 技术的研究工作.盖博于１９４８年用汞灯光源拍摄出世界上第一张“全息照片”,并在«自 然»杂志上发表了一篇介绍全息照相技术的两页短文;１９４９年又在英国«伦敦皇家学会学 报»上发表了一篇３７页的长文,详细阐述了全息照相的原理与技术.由于当时缺少相干 性好的光源,全息照相技术的实用研究没有取得突破性的进展.１９６０年,高亮度、高相干 的激光光源问世.１９６３年,在美国密执安大学从事雷达工作的雷斯(E．N．Leith)和乌巴 尼克(J．Upatnieks)发表了世界上第一张激光全息照片,全息照相技术才有了实用性突破 并迅速发展.盖博因发明和发展全息照相技术而荣获１９７１年的诺贝尔物理学奖. 现在的光学全息照相技术除了传统的全息照相技术外,还发展出数字全息照相技术 (digitalholography);不仅有激光全息照相(laserphotography),而且有白光全息照相 (whiteＧlightholography)、彩 虹 全 息 照 相 (rainbow holography)、全 景 全 息 照 相 (panoramicholography),已成为近代物理中一种重要的光学技术.全息照相的基础理论 除了适用于光波之外,还可应用于其他多种类型的波,只要这些波在形成干涉图样时具有 足够的相干性.全息照相技术也从光学领域发展到其他领域,如微波全息照相、电子波全 息照相、X射线全息照相、声波全息照相、地震波全息照相等,在科学研究、军事侦察、医学 诊断、检测分析、艺术展现、生产生活等许多领域都具有广阔的应用空间和实用价值. 全息照相技术的发展可分为四个阶段:第一阶段是水银灯光记录的同轴全息照相,尽 管这是一项开创性技术,但基本没有实用价值;第二阶段是激光记录、激光再现的全息照 相,应用受到一定的限制;第三阶段是激光记录、白光再现的全息照相,实用价值更高;第 四阶段是当前所致力研发的白光记录全息照相,但还没有达到实用阶段.在激光记录、白 光再现的全息照相技术中,反射全息照相技术具有记录光路简单、白光直接再现的优点, 而且是实现真彩色全息的重要基础.通过本实验重点学习反射全息照相技术的基本原