[发明专利]一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的装置和方法，涉及光学测量技术领域，装置包括激光器、半波片、为镱原子团提供匀强磁场的通电螺线管、装镱原子的透明直角梯形容器、待测镱原子团、起偏器、成像透镱和CCD探测器。本发明采用偏振干涉结构，根据所测量的干涉条纹的特性来实现磁场中镱原子团双折射效应的测量，与传统的方案相比，本发明提出的装置采用共轴光路系统，无移动部件，结构简单，稳定性强，能避免由于零部件的移动或较大振动对测量产生影响，且成本较低，实验上操作简单；本发明为后续研究磁场中镱原子的极化以及探索磁场对镱原子团的作用等提供了思路。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其是涉及一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的装置及方法。

背景技术

1845年英国物理学家法拉第发现原本没有旋光性的铅玻璃在磁场中出现了旋光性，这种磁致旋光现象后来被称为法拉第效应或磁致旋光效应，法拉第效应导致一束线偏振光被分解为两束圆偏振光，因而是一种双折射效应。这是人类第一次认识到电磁现象和光现象之间的相互关联。后来费尔德研究了许多介质的磁致旋光效应，发现法拉第效应普遍存在于固体、液体和气体中。法拉第效应可应用于磁光调制等领域，例如制作光隔离器、磁光开关、磁光调制器、磁光偏频器等。在自旋电子学领域，法拉第效应还可应用于研究原子系统中自旋电子的极化。在光谱研究领域，法拉第效应可应用于探测激发能级的有关知识。偏振干涉即指有相同的频率和固定的相位差并且在同一平面上振动的两线偏振光的干涉。偏振干涉技术广泛应用于光学元件的折射率测量、物质结构的应力测量、材料面形的检测、光谱成像技术和精密测量等方面。

目前有很多关于晶体的法拉第效应的研究，但对原子团的法拉第效应的研究较少，为了测量磁场作用下镱原子团的双折射效应，以便后续研究磁场中镱原子的极化以及探索磁场对镱原子团的作用等，可采用双光束偏振干涉的方式，根据干涉条纹的特性来实现磁场作用下镱原子团的双折射效应的测量。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的装置及方法，采用偏振干涉结构，根据所测量的干涉条纹的特性来实现磁场中镱原子团双折射效应的测量。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的装置，包括激光器、半波片、为镱原子团提供匀强磁场的通电螺线管、装镱原子的透明直角梯形容器、待测镱原子团、起偏器、成像透镱和CCD探测器；

所述激光器发射沿水平方向传播的线偏振光；

所述半波片通过旋转改变线偏振光的偏振方向，产生沿竖直方向振动的线偏振光；

所述待测镱原子团处在匀强磁场中且装在透明直角梯形容器中，将入射的线偏振光分为两束沿不同方向行进且振幅相等的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；

所述起偏器的透振方向为竖直方向，将左旋圆偏振光和右旋圆偏振光变成振幅相等且都沿竖直方向振动的两束相干光并发生干涉；

所述成像透镱将干涉图像成像于CCD探测器上。

进一步地，所述通电螺线管可产生10Gs的匀强磁场并作用于待测镱原子团。

进一步地，所述的装镱原子的透明直角梯形容器的斜面与竖直方向的夹角为α＝0.5°。

进一步地，所述激光器发射的线偏振光与所述待测镱原子团的共振频率处于失谐状态。

另一方面，本发明还提供一种测量磁场作用下镱原子团双折射效应的方法，包括以下步骤：

步骤S1：激光器发出一束沿水平方向传播的线偏振光，经过半波片并通过旋转半波片改变线偏振光的偏振方向，产生一束沿竖直方向振动的线偏振光；