Upload
oznilzo
View
649
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
• เพื่ออธิบายประเด็นสําคัญในการใชล็อคอินแอมปลิไฟเออร
• เพื่ออธิบายวิธีการทดลองในการวัดการหมุนแบบฟาราเดยอยาง
แมนยําโดยใชสนามแมเหล็กท่ีเกดิจากไฟฟากระแสสลับ และใชแกว
ชนิด BK 7
• เพื่อคํานวณหาคาคงท่ีเวอรเดตสําหรับตัวอยางท่ีมีขนาดบางๆ
• บทนํา
• เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง
• ทฤษฎี
• วิธีการทดลอง
• สรุป
แสงที่ไมโพลาไรซ
แสงที่โพลาไรซ
แสงเปนคล่ืนตามขวางซ่ึงประกอบดวยการส่ันของสนามแมเหล็ก
และสนามไฟฟาปกติระนาบทิศทางการส่ันของสนามแมเหล็กและ
สนามไฟฟามีทุกทิศทางและเราเรียกแสงท่ีมีระนาบการส่ันของ
สนามแมเหล็กและสนามไฟฟาหลายๆระนาบวาแสงไมโพลาไรซ
แสงท่ีมีระนาบการส่ันของสนามแมเหล็กหรือสนามไฟฟาเพียง
ระนาบเดียววาแสงโพลาไรซเราสามารถทําแสงไมโพลาไรซใหเปน
แสงโพลาไรซไดโดยใหแสงผานแผนโพลารอยด
การหมุนแบบฟาราเดย คือ
บทนํา
ปรากฎการณฟาราเดย เกดิเม่ือสนามแมเหล็กถูกใสใหกับอุปกรณไดอิ
เล็กทริกส ( dielectric) โดยเฉพาะการหมุนแบบฟาราเดยเปนการหมุนของ
ระนาบแสงโพลาไรซเชิงเสนซ่ึงเกิดจากสนามแมเหล็กเหนี่ยวนําและหักเห
ออกเปนสองแนว จะไดมุม φ ของการหมุน เขียนในรูปของความสัมพันธ
φ = VBL
รูปท่ี 1 การเตรียมเคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง
( )1 )tiikzexp(A0
1E 00 ω−
=
สมการเวกเตอร Jone สําหรับสนามไฟฟาเร่ิมตนของแสงแบบ
โพลาไรซเชิงเสนตามแกน x และแพรไปตามทิศทางของแกน z เขียนได
เปน
( )2 VLBV2
V
dc
ac ==φ
มุม φ ของการหมุนแบบฟาราเดยจากทิศทาง x ถูกกําหนดโดย
โดย
คือ แรงดันท่ีวัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสสลับ
คือ แรงดันท่ีวัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสตรง
acV
dcV
รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR830
รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR530
รูปท่ี 2 แสดง lock- in signal Rเปรียบเทียบกับ lock-in phase ท่ีความถี่ตางกันโดย
การหมุนแบบฟาราเดยในแผนแกว BK 7หนา 1 mm
รูปท่ี 3 (a) การกระจายการหมุนแบบฟาราเดยเม่ือสัญญาณมีการร่ัวไหลจากตัวขยาย
แรงดันไปท่ีโฟโตไดโอด (b) การหมุนแบบฟาราเดยหลังจากวางโฟโตไดโอดบน
แหลงจายไฟท่ีตางกันเน่ืองจากการปรับปรุงสัญญาณ
จากสมการท่ี 2
ใหอัตราสวน Vac / Vdc ข้ึนกบัความเขมแสงโดยเฉล่ีย
จากการทดลองจะพบวา a ≠ 0
VLBV2
V
dc
ac ==φ
0 a a bV V dcac =+= ที่
รูปท่ี 4 (a) แสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของฟงกชันความเขมแสงเฉล่ีย Vdc
สําหรับสนามแมเหล็กท่ี 125 Hz (b) แสดงแสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของ
ฟงกชันความเขมแสงเฉล่ีย Vdc
รูปที่ 5 (a) การหมุนของฟาราเดย
ตอ Oe เปนฟงกชันของความเขม
แสงเฉลี่ย
(b) การหมุนแบบฟาราเดยตอความ
เขมแสงเฉลี่ยเปนฟงกชันของ
สนามแมเหล็ก
จากสมการท่ี 2
การหมุนแบบฟาราเดยถูกกําหนดโดย
ในเทอมท่ีสองจะเปนเทอมของความเขมแสงท่ีข้ึนอยูกับ φ และจะ
เปนผลกระทบตอการวัดคาคงท่ีเวอรเดต
VLBV2
V
dc
ac ==φ
dcV2/a2/b +=φ
การหลีกเล่ียงความเขมแสงข้ึนอยูกับคาคงท่ี เวอรเดตจะ
สามารถวัด Vac ในรูปของ Vdc สําหรับสนามแมเหล็กท่ีแตกตางกัน
ความชันของเสนโคงหารดวยสองจะใหคาอัตราสวนซ่ึงข้ึนอยูกับความ
เขมแสงโดยเฉล่ีย
วิธีนี้จะใหการหมุนแบบฟาราเดยตอ Oe เปน
φ = b/2 = 0.01498 m°/Oe
ในทํานองเดียวกันอาจเปนไปไดวาเสนโคงจะเปนดังรูปท่ี 5(a)
ซ่ึงเปนไปตามความสัมพันธ
โดยคาของ φ = 0.01523 m°/Oe
dcV2/a2/b +=φ
สําหรับแกว BK7 หนา 1 mm จะพบวาคาคงท่ีเวอรเดตท่ี 830
nm คือ
V = 150 ± 12°/(Tm)
ซ่ึงสอดคลองเปนอยางดกีับคาท่ีกําหนดในทฤษฏี
งานวิจัยนี้จะแสดงวิธีการสําคัญท่ีตองใชในการวัดการหมุนแบบฟารา
เดยดวยสนามแมเหล็กไฟฟากระแสสลับ
เม่ือใชล็อคอินแอมปลิไฟเออรสัญญาณไฟฟารบกวนจากตัวขยาย
แรงดันสามารถเปนแหลงจายไฟขนาดใหญของสัญญาณรบกวน
วิธีการทดลองควรจะเพิ่มเติมการบันทึกคาเฉล่ียความเขมแสงท่ีข้ึนอยู
กับการวัด
คาคงท่ีเวอรเดต ท่ีถูกตองก็จะสามารถหาไดจากการทําการทดลองนี้