Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields
Transcript of Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields
![Page 1: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/2.jpg)
• เพื่ออธิบายประเด็นสําคัญในการใชล็อคอินแอมปลิไฟเออร
• เพื่ออธิบายวิธีการทดลองในการวัดการหมุนแบบฟาราเดยอยาง
แมนยําโดยใชสนามแมเหล็กท่ีเกดิจากไฟฟากระแสสลับ และใชแกว
ชนิด BK 7
• เพื่อคํานวณหาคาคงท่ีเวอรเดตสําหรับตัวอยางท่ีมีขนาดบางๆ
![Page 3: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/3.jpg)
• บทนํา
• เคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง
• ทฤษฎี
• วิธีการทดลอง
• สรุป
![Page 4: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/4.jpg)
แสงที่ไมโพลาไรซ
แสงที่โพลาไรซ
![Page 5: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/5.jpg)
แสงเปนคล่ืนตามขวางซ่ึงประกอบดวยการส่ันของสนามแมเหล็ก
และสนามไฟฟาปกติระนาบทิศทางการส่ันของสนามแมเหล็กและ
สนามไฟฟามีทุกทิศทางและเราเรียกแสงท่ีมีระนาบการส่ันของ
สนามแมเหล็กและสนามไฟฟาหลายๆระนาบวาแสงไมโพลาไรซ
![Page 6: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/6.jpg)
แสงท่ีมีระนาบการส่ันของสนามแมเหล็กหรือสนามไฟฟาเพียง
ระนาบเดียววาแสงโพลาไรซเราสามารถทําแสงไมโพลาไรซใหเปน
แสงโพลาไรซไดโดยใหแสงผานแผนโพลารอยด
![Page 7: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/7.jpg)
การหมุนแบบฟาราเดย คือ
![Page 8: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/8.jpg)
บทนํา
ปรากฎการณฟาราเดย เกดิเม่ือสนามแมเหล็กถูกใสใหกับอุปกรณไดอิ
เล็กทริกส ( dielectric) โดยเฉพาะการหมุนแบบฟาราเดยเปนการหมุนของ
ระนาบแสงโพลาไรซเชิงเสนซ่ึงเกิดจากสนามแมเหล็กเหนี่ยวนําและหักเห
ออกเปนสองแนว จะไดมุม φ ของการหมุน เขียนในรูปของความสัมพันธ
φ = VBL
![Page 9: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/9.jpg)
รูปท่ี 1 การเตรียมเคร่ืองมือท่ีใชในการทดลอง
![Page 10: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/11.jpg)
( )1 )tiikzexp(A0
1E 00 ω−
=
สมการเวกเตอร Jone สําหรับสนามไฟฟาเร่ิมตนของแสงแบบ
โพลาไรซเชิงเสนตามแกน x และแพรไปตามทิศทางของแกน z เขียนได
เปน
![Page 12: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/12.jpg)
( )2 VLBV2
V
dc
ac ==φ
มุม φ ของการหมุนแบบฟาราเดยจากทิศทาง x ถูกกําหนดโดย
โดย
คือ แรงดันท่ีวัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสสลับ
คือ แรงดันท่ีวัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสตรง
acV
dcV
![Page 13: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/14.jpg)
รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR830
รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR530
![Page 15: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/15.jpg)
รูปท่ี 2 แสดง lock- in signal Rเปรียบเทียบกับ lock-in phase ท่ีความถี่ตางกันโดย
การหมุนแบบฟาราเดยในแผนแกว BK 7หนา 1 mm
![Page 16: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/16.jpg)
รูปท่ี 3 (a) การกระจายการหมุนแบบฟาราเดยเม่ือสัญญาณมีการร่ัวไหลจากตัวขยาย
แรงดันไปท่ีโฟโตไดโอด (b) การหมุนแบบฟาราเดยหลังจากวางโฟโตไดโอดบน
แหลงจายไฟท่ีตางกันเน่ืองจากการปรับปรุงสัญญาณ
![Page 17: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/17.jpg)
จากสมการท่ี 2
ใหอัตราสวน Vac / Vdc ข้ึนกบัความเขมแสงโดยเฉล่ีย
จากการทดลองจะพบวา a ≠ 0
VLBV2
V
dc
ac ==φ
0 a a bV V dcac =+= ที่
![Page 18: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/18.jpg)
รูปท่ี 4 (a) แสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของฟงกชันความเขมแสงเฉล่ีย Vdc
สําหรับสนามแมเหล็กท่ี 125 Hz (b) แสดงแสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของ
ฟงกชันความเขมแสงเฉล่ีย Vdc
![Page 19: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/19.jpg)
รูปที่ 5 (a) การหมุนของฟาราเดย
ตอ Oe เปนฟงกชันของความเขม
แสงเฉลี่ย
(b) การหมุนแบบฟาราเดยตอความ
เขมแสงเฉลี่ยเปนฟงกชันของ
สนามแมเหล็ก
![Page 20: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/20.jpg)
จากสมการท่ี 2
การหมุนแบบฟาราเดยถูกกําหนดโดย
ในเทอมท่ีสองจะเปนเทอมของความเขมแสงท่ีข้ึนอยูกับ φ และจะ
เปนผลกระทบตอการวัดคาคงท่ีเวอรเดต
VLBV2
V
dc
ac ==φ
dcV2/a2/b +=φ
![Page 21: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/21.jpg)
การหลีกเล่ียงความเขมแสงข้ึนอยูกับคาคงท่ี เวอรเดตจะ
สามารถวัด Vac ในรูปของ Vdc สําหรับสนามแมเหล็กท่ีแตกตางกัน
ความชันของเสนโคงหารดวยสองจะใหคาอัตราสวนซ่ึงข้ึนอยูกับความ
เขมแสงโดยเฉล่ีย
![Page 22: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/22.jpg)
วิธีนี้จะใหการหมุนแบบฟาราเดยตอ Oe เปน
φ = b/2 = 0.01498 m°/Oe
![Page 23: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/23.jpg)
ในทํานองเดียวกันอาจเปนไปไดวาเสนโคงจะเปนดังรูปท่ี 5(a)
ซ่ึงเปนไปตามความสัมพันธ
โดยคาของ φ = 0.01523 m°/Oe
dcV2/a2/b +=φ
![Page 24: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/24.jpg)
สําหรับแกว BK7 หนา 1 mm จะพบวาคาคงท่ีเวอรเดตท่ี 830
nm คือ
V = 150 ± 12°/(Tm)
ซ่ึงสอดคลองเปนอยางดกีับคาท่ีกําหนดในทฤษฏี
![Page 25: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/26.jpg)
งานวิจัยนี้จะแสดงวิธีการสําคัญท่ีตองใชในการวัดการหมุนแบบฟารา
เดยดวยสนามแมเหล็กไฟฟากระแสสลับ
เม่ือใชล็อคอินแอมปลิไฟเออรสัญญาณไฟฟารบกวนจากตัวขยาย
แรงดันสามารถเปนแหลงจายไฟขนาดใหญของสัญญาณรบกวน
วิธีการทดลองควรจะเพิ่มเติมการบันทึกคาเฉล่ียความเขมแสงท่ีข้ึนอยู
กับการวัด
คาคงท่ีเวอรเดต ท่ีถูกตองก็จะสามารถหาไดจากการทําการทดลองนี้
![Page 27: Precise Measurements Of Faraday Rotation Using Ac Magnetic Fields](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022042714/55775c22d8b42a472c8b4573/html5/thumbnails/27.jpg)