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电光效应 历史版本某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应.电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。电光效应包括克尔效应和泡克耳斯效应[1]。折射率与所加电场强度的一次方成正比改变的为Pockels效应或线性电光效应，1893年由德国物理学家泡克耳斯(Friedrich Carl Alwin Pockels ,1865 - 1913)发现.折射率与所加电场强度的二次方成正比改变的为Kerr效应或二次电光效应，1875年由英国物理学家克尔(John kerr,1824-1907)发现。利用电光效应可以制作电光调制器,电光开关,电光光偏转器等,可用于光闸,激光器的Q开关和光波调制,并在高速摄影,光速测量,光通信和激光测距等激光技术中获得了重要应用.当加在晶体上的电场方向与通光方向平行,称为纵向电光调制(也称为纵向运用);当通光方向与所加电场方向相垂直,称为横向电光调制(也称为横向运用).利用电光效应可以实现对光波的振幅调制和位相调制.[编辑本段]克尔效应1875年英国物理学家J.克尔发现，玻璃板在强电场作用下具有双折射性质，称克尔效应(Kerr effect)。后来发现多种液体和气体都能产生克尔效应。观察克尔效应的实验装置。内盛某种液体（如硝基苯）的玻璃盒子称为克尔盒，盒内装有平行板电容器，加电压后产生横向电场。克尔盒放置在两正交偏振片之间。无电场时液体为各向同性，光不能通过P2。存在电场时液体具有了单轴晶体的性质，光轴沿电场方向，此时有光通过P2（见偏振光的干涉）。实验表明 ，在电场作用下，主折射率之差与电场强度的平方成正比。电场改变时，通过P2的光强跟着变化，故克尔效应可用来对光波进行调制。液体在电场作用下产生极化，这是产生双折射性的原因。电场的极化作用非常迅速，在加电场后不到10-9秒内就可完成极化过程，撤去电场后在同样短的时间内重新变为各向同性。克尔效应的这种迅速动作的性质可用来制造几乎无惯性的光的开关——光闸，在高速摄影、光速测量和激光技术中获得了重要应用。[编辑本段]泡克耳斯效应1893年由德国物理学家F.C.A.泡克耳斯发现。一些晶体在纵向电场（电场方向与光的传播方向一致）作用下会改变其各向异性性质，产生附加的双折射效应。例如把磷酸二氢钾晶体放置在两块平行的导电玻璃之间，导电玻璃板构成能产生电场的电容器，晶体的光轴与电容器极板的法线一致，入射光沿晶体光轴入射。与观察克尔效应一样，用正交偏振片系统观察。不加电场时，入射光在晶体内不发生双折射，光不能通过P2。加电场后，晶体感生双折射，就有光通过P2。泡克耳斯效应与所加电场强度的一次方成正比。大多数压电晶体都能产生泡克耳斯效应。泡克耳斯效应与克尔效应一样常用于光闸、激光器的Q开关和光波调制等。[编辑本段]电光效应实验【实验目的】1.掌握晶体电光调制的原理和实验方法。2.学会用简单的实验装置测量晶体半波电压，电光常数的实验方法。观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。【学史背景】当给晶体或液体加上电场后,该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应.电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间(可以跟上频率为1010Hz的电场变化)，可以在高速摄影中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。在激光出现以后,电光效应的研究和应用得到迅速的发展，电光器件被广泛应用在激光通讯，激光测距，激光显示和光学数据处理等方面。【实验原理】1.一次电光效应和晶体的折射率椭球由电场所引起的晶体折射率的变化，称为电光效应.通常可将电场引起的折射率的变化用下式表示：n = n0 + aE0 +bE02+……式中a和b为常数,n0为不加电场时晶体的折射率。由一次项aE0 引起折射率变化的效应，称为一次电光效应，也称线性电光效应或普克尔(Pokells)效应；由二次项bE02引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应。一次电光效应只存在于不具有对称中心的晶体中，二次电光效应则可能存在于任何物质中，一次效应要比二次效应显著。 光在各向异性晶体中传播时,因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同，光的折射率也不同。如图1，通常用折射率球来描述折射率与光的传播方向,振动方向的关系。晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种.纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应;横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生的电光效应.通常KD*P(磷酸二氘钾)类型的晶体用它的纵向电光效应,LiNbO3(铌酸锂)类型的晶体用它的横向电光效应.本实验研究铌酸锂晶体的一次电光效应,用铌酸锂晶体的横向调制装置测量铌酸锂晶体的半波电压及电光系数,并用两种方法改变调制器的工作点,观察相应的输出特性的变化.2.电光调制原理要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故.激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制.这次实验中,我们只做LiNbO3晶体的横向调制实验.【实验仪器】电光效应实验仪,电光调制电源,接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表.(1)晶体电光调制电源.调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源,单一频率振荡器(振荡频率约为1kHz),音乐片和放大器组成,电源面板上有三位半数字面板表,可显示直流电压值.晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的"极性"键改变,直流电压的大小用"偏压"旋钮调节.调制信号可由机内振荡器或音乐片提供,此调制信号是用装在面板上的"信号选择"键来选择三个信号中的任意一个信号.所有的调制信号的大小是通过"幅度"旋钮控制的.通过前面板上的"输出"插孔输出的参考信号,接到二踪示波器的一个通道与被调制后的接收信号比较,观察调制器的输出特性.(2)调制器.调制器由三个可旋转的偏振片,一个可旋转的1/4波片和一块铌酸锂晶体组成,采用横向调制方式.晶体放在两个正交的偏振片之间,起偏振片和晶体的x轴平行.检偏振片和晶体之间可插入1/4波片,偏振片和波片均可绕其几何轴旋转.晶体放在四维调节架上,可精细调节,使光束严格沿晶体光轴方向通过.(3)接收放大器.接收放大器由3DU光电三极管和功率放大器组成.光电三极管把被调制了的氦氖激光经光电转换,输入到功率放大器上,放大后的信号接到二踪示波器,同参考信号比较,观察调制器的输出特性.交流信号输出的大小通过"交流输出"旋钮调节.放大器内装有扬声器,用来再现声音调制信号,放大器面板上还有"直流输出"插孔,接到万用表的200mV直流电压档,用于测量光电三极管接收到的光强信号的大小.【实验内容】1.观察晶体的会聚偏振光干涉图样和电光效应形象(1)调节激光管使激光束与晶体调节台上表面平行,同时使光束通过各光学元件中心(这一步老师已调好,学生不要动).调节起偏振片和检偏振片正交,且分别平行于x轴,y轴,放上晶体后各器件要细调,精细调节是利用单轴晶体的锥光干涉图样的变化完成的.由于晶体的不均匀性,在检偏振片后面的白屏上可看到一弱光点,然后紧靠晶体前放一张镜头纸,这时在白屏上可观察到单轴晶体的锥光干涉图样,如图4.一个暗十字图形贯穿整个图样,四周为明暗相间的 图 4同心干涉圆环,十字形中心同时也是圆环的中心,它对应着晶体的光轴方向,十字形方向对应于两个偏振片的偏振轴方向.在观察过程中要反复微调晶体,使干涉图样中心与光点位置重合,同时尽可能使图样对称,完整,确保光束既与晶体光轴平行,又从晶体中心穿过的要求,再调节使干涉图样出现清晰的暗十字,且十字的一条线平行于x轴.这一步调节很重要,调节的好坏,直接影响下一步的测量,因此,一定要耐心,仔细调节.注意此时放大器的电源要关掉,激光光点应落在白屏上,而不能对准光电三极管,以免烧坏.(2)加上直流偏压时呈现双轴晶体的锥光干涉图样,它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体.(3)两个偏振片正交时和平行时干涉图样是互补的.(4)改变直流偏压的极性时,干涉图样旋转90°.(5)只改变直流偏压的大小时,干涉图样不旋转,只是双曲线分开的距离发生变化.这一现象说明,外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小,折射率椭球旋转的角度与电场大小无关.2.测定铌酸锂晶体的透过率曲线(即T～U曲线),求出半波电压,再算出电光系数.在我们实验中,用两种方法测量铌酸锂晶体的半波电压,一种方法是极值法,另一种方法是调制法.(1)极值法晶体上只加直流电压,不加交流信号,把直流电压从小到大逐渐改变,输出的光强将会出现极小值和极大值,相邻极小值和极大值对应的直流电压之差即是半波电压.具体做法是:取出镜头纸,光电三极管接收器对准激光光点,放大器的直流输出接到万用表上,万用表调到200mV直流档.为了使光电三极管不致损坏,在起偏振片前再加一块偏振片作为减光片,加在晶体上的电压从零开始,逐渐增大,注意万用表读数的变化,当读数超过200mV时,应旋转减光片,使光强减小,再增大直流偏压到最大,保持万用表的读数始终不超过200mV,再减小直流偏压到零,若万用表的读数始终不超过200mV,则可以开始测量数据了.加在晶体上的电压在电源面板上的数字表读出,每隔5V增大一次,再读出相应的万用表的读数作为接收器接收到的光强值.(2)调制法晶体上直流电压和交流信号同时加上,与直流电压调到输出光强出现极小值或极大值对应的电压值时,输出的交流信号出现倍频失真,出现相邻倍频失真对应的直流电压之差就是半波电压.具体做法是:按下电源面板上"正弦"键,把电源前面板上的调制信号"输出"接到二踪示波器的CH2上,把放大器的调制信号接到示波器的CH1上,把CH1,CH2上的信号做比较,调节直流电压,当晶体上加的直流电压到某一值U1时,输出信号出现倍频失真,再调节直流电压,当晶体上加的直流电压到另一值U2时,输出信号又出现倍频失真,相继两次出现倍频失真时对应的直流电压之差U2-U1就是半波电压.这种方法比极值法更精确,因为用极值法测半波电压时,很难准确的确定T～U曲线上的极大值或极小值,因而其误差也较大.但是这种方法对调节的要求很高,很难调到最佳状态.如果观察不到两次倍频失真,则需要重新调节暗十字形干涉图样,调整好以后再做本内容.3.改变直流偏压,选择不同的工作点,观察正弦波电压的调制特性电源面板上的信号选择按键开关可以提供三种不同的调制信号,按下"正弦"键,机内单一频率的正弦波振荡器工作,产生正弦信号,此信号经放大后,加到晶体上,同时,通过面板上的"输出"孔,输出此信号,把它接到二踪示波器的CH1上,作为参考信号.改变直流偏压,使调制器工作在不同的状态,把被调制信号经光电转换,放大后接到二踪示波器的CH2上,和CH1上的参考信号比较.选择5个不同的工作点40V,80V,120V,160V,200V,观察接收信号的波形并画出图形.工作点选定在曲线的直线部分,即U0=/2附近时是线性调制;工作点选定在曲线的极小值(或极大值)时,输出信号出现"倍频"失真;工作点选定在极小值(或极大值)附近时输出信号失真,观察时调制信号幅度不能太大,否则调制信号本身失真,输出信号的失真无法判断由什么原因引起的,把观察到的波形描下来,并和前面的理论分析作比较.做这一步实验时,把电源上的调制幅度,调制器上的输入光强,放大器的输出,示波器上的增益(或哀减)这四部分调好,才能观察到很好的输出波形.4.用1/4波片改变工作点,观察输出特性在上述实验中,去掉晶体上所加的直流偏压,把1/4波片置入晶体和偏振片之间,绕光轴缓慢旋转时,可以看到输出信号随着发生变化.当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴方向时,输出信号线性调制;当波片的快慢轴分别平行于晶体的x,y轴时,输出光失真,出现"倍频"失真.因此,把波片旋转一周时,出现四次线性调制和四次"倍频"失真.值得注意的是,不仅通过晶体上加直流偏压可以改变调制器的工作点,也可以用1/4波片选择工作点,其效果是一样的,但这两种方法的机理是不同的.5.光通讯的演示按下电源面板的"音乐"键,此时,正弦信号被切断,输出装在电源里的"音乐"片信号.拔掉交流输出插头,输出信号通过接收放大器上的扬声器播放,可听到音乐.如改变直流偏压的大小,则会听到音乐的音质有变化,说明音乐也有失真和不失真.用不透明的物体遮光,则音乐停止,不遮光,则音乐又响起,由此说明激光可以携带信号,实现光通讯.把音乐信号接到示波器上,可以看到我们听到的音乐信号的波形,它是由振幅相的不同频率的正弦波迭加而成的.【注意事项】1.He-Ne激光管出光时,电极上所加的直流电压高达千伏,要注意人身安全.2.晶体又细又长,容易折断,电极是真空镀的铝膜,操作时要注意,晶体电极上面的铝条不能压的太紧或给晶体施加压力,以免压断晶体.3.光电三极管应避免强光照射,以免烧坏.做实验时,光强应从弱到强,缓慢改变,尽可能在弱光下使用,这样能保证接收器光电转换时线性性良好.4.电源和放大器上的旋钮顺时针方向为增益加大的方向,因此,电源开关打开前,所有旋钮应该逆时针方向旋转到头,关仪器前,所有旋钮逆时针方向旋转到头后再关电源.
电光效应是指在电场的作用下，晶体的介电常数，即其折射率发生改变的效应。 假设极化强度P与所加电场有线性关系，但这是一级近似。事实上电场与材料的介电常量，对于光频场，也就是材料折射率n，有此关系：n=n0+aE0+bE02+···。式中：n0是没有加电场E0时介质的折射率；a、b是常数。这种由于外加电场所引起的材料折射率的变化效应，称为电光效应（electro-optical effect）。等式右边第二项aE0与n为线性关系，称为线性电光效应或称普克尔斯（Pockels）效应；第三项为二次电光效应，也称克尔（Kerr）电光效应。 一次电光效应：没有对称中心的晶体，如水晶、钛酸钡等，外加电场与n的关系具有一次电光效应。该是具有圆球的（光各向同性）折射率体。对于电光陶瓷，由于电场诱发的双折射的折射率差为：△n=n3rcE。式中rc为电光陶瓷的电光系数；n为折射率；E为所加电场。 二次电光效应：对于光各向同性的材料，在加上外加电场后，由于二次电光效应诱发的双折射的折射率差为：△n=ne-n0=ΚλE2。式中k为电光克尔常数；λ为人射光真空波长；E为外加电场强度。具有显著克尔效应的透明介质一般为液体，如硝基苯（C6H5NO2）、硝基甲苯（C7H7NO2）等。这些各向同性的液体的分子却是各向异性的，在足够强的电场作用下，分子作有序排列，致使整体呈现各向异性，光轴与电场方向一致。 介质因电场作用引起变化的现象称为电光效应。折射率和电场的关系可表示为：n=n0+ aE + bE2+……式中n0是 E=0 时折射率，a 和 b 是常数，其中电场一次项引起的变化称为线性电光效应，由 Pokels 于 1893 年发现，故也称为 Pokels 效应，一般发生于无对称中心晶体中。
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1905年3月，《关于光的产生和转变的一个启发性观点》，文中提出光量子学说和光电效应的基本定律，并在历史上第一次揭示了微观物体的波粒二象性，从而圆满地解释了光电效应。（为此获得1921年诺贝尔物理学奖）1905年4月，《分子尺度的新测定》（获苏黎世大学哲学博士学位）1905年5月，《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》（有力地提供了原子真实存在布朗运动的证明）1905年6月，长篇文献《论动体的电动力学》（完整提出了著名的狭义相对论理论，开创了物理学的新纪元）1905年9月，《物体惯性和能量的关系》（提出了质量和能量的关系E=mc^2，为原子核能的释放和利用奠定了理论基础）希望采纳
你自己去幸福校园论文网里去找找 很多呢 我也在写 就是从那找的 你可以去搜搜看 参考一下霍耳顿教授在60年代末发表的一篇著名论文《马赫、爱因斯坦和对实在的探索》 中这样写道：“在我们这个世纪的思想史中，有一章可以题为‘阿尔伯特•爱因斯坦的哲学历程'，这是一段从以感觉论和经验论为中心的科学哲学，到以理性论的实在论为基础的哲学历程。”霍耳顿在论文中还首次披露了爱因斯坦1938年1月24日写给老朋友C．兰佐斯的信。爱因斯坦在信中明确地讲了他的哲学“转变”及其主要原因：“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发，经过引力问题，我转变成为一个有信仰的理性论者，也就是说，成为一个到数学的简单性中去寻求真理的惟一可靠源泉的人。逻辑简单的东西，当然不一定就是物理上真实的东西。但是，物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在基础上具有统一性。”霍耳顿论文的主要学术贡献在于，他通过翔实的考证和史料，详细地描绘了爱因斯坦哲学转变的历程，尤其是对马赫哲学态度的演变;他认为爱因斯坦转变后的哲学思想是理性论的实在论，并揭示出其形成受到开普勒和普朗克为代表的自然科学家的影响。许良英教授同意霍耳顿的分析和论断。他在一篇有分量的论文 中列举五大事例进而表明，即使在早期，理性论在爱因斯坦的思想中就占主导地位， 只不过不及后期那样明显罢了;而且，爱因斯坦的理性论思想主要来自历史上最彻底的理性论哲学家斯宾诺莎，是对斯宾诺莎思想进行批判改造的结果......
中国科大郭光灿院士团队在 光量子芯片研究 中取得重要进展。该团队任希锋研究组与中山大学董建文、浙江大学戴道锌等研究组合作，基于光子能谷霍尔效应，在能谷相关拓扑绝缘体芯片结构中实现了 量子干涉 。
相关成果以“编辑推荐文章 (Editors' Suggestion)”的形式6月11日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。
拓扑光子学 由于具有 鲁棒性 的能量输运性质，在 光子芯片 研究方向具有实用化的应用前景。
产生拓扑相变的关键在于通过破坏系统的时间反演对称性或空间反演对称性，以在能级简并点产生能隙，从而形成受拓扑保护的边界态。
对于空间反演对称性被破坏的系统，在拓扑数不同的区域组成的边界处，能支持能谷相关的方向性传播的边界态模式，即 光子能谷霍尔效应 。
具有不同亚晶格能量的周期排布的六角光子晶体结构可实现这样的能谷光子拓扑绝缘体，从而可用于构建更加紧凑的急剧弯折的光学线路，提高光子芯片的器件集成度和鲁棒性。
近年来 拓扑结构中鲁棒性的量子态传输 成为热门的研究方向，而 量子干涉 作为光量子信息过程的核心，尚未在拓扑保护光子晶体芯片中实现。
任希锋研究组与中山大学董建文课题组合作在硅光子晶体体系中设计并制备出了“鱼叉”形的拓扑分束器结构。
他们发现 六角晶格结构 的光子晶体中的电场相位涡旋方向依赖于不同拓扑陈数的晶格结构以及其所处的能带位置，可以构造出两种不同结构的拓扑边界。
基于能谷相关方向性传输的机理，设计并加工了拐角可达到120度的“鱼叉”形拓扑分束器，并在此结构上演示了高可见度的双光子干涉过程， 干涉可见度达到95.6% 。进一步通过级联两个拓扑分束器结构演示了 片上路径编码量子纠缠态 的产生。
该成果为拓扑光子学特别是能谷光子拓扑绝缘体结构应用于更加深入的量子信息处理过程提供了一个新的思路，审稿人一致认为这是一个有趣且重要的研究工作，并给出高度评价：“This is an interesting and important work (这是一个有趣而且重要的工作)”
“I find the results interesting, in particular, the implementation of the HOM effect in this device, which may have implications in high fidelity on-chip quantum information processing (这个结果非常有趣，特别的，器件中实现的HOM干涉过程可能对高保真片上量子信息处理起到重要作用)”。
中科院量子信息重点实验室任希锋教授、中山大学董建文教授为论文共同通讯作者，中科院量子信息重点实验室博士生陈阳和中山大学博士后何辛涛为论文共同第一作者，浙江大学戴道锌研究组参与工作。
该工作得到了 科技 部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。
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特文特大学科学家们发现了一个微型光子监狱，即纳米空间。它是一个被光学晶体包围的极小的腔体，是在两个垂直方向上蚀刻的孔隙结构。将光子限制在这个3-D腔内可能会产生微小而高效的激光和led，存储信息或超灵敏的光传感器，研究结果发表在美国物理学会期刊《物理评论B》上。捕捉光的技术是光子学基础，一个著名的腔由两个反射镜组成，反射镜之间的驻波由一定颜色光组成，这取决于反射镜之间的距离。这是激光的工作原理，但是从侧面漏出的光将再也不会被反射。博科园-科学科普：有没有可能把光子困在一个由镜子包围的三维“监狱牢房”里？德克萨斯大学研究人员现在证明了这一点。在这种情况下，镜子是由三维光子晶体构成，其中孔洞在两个垂直的方向上被深深地蚀刻在硅上。光子晶体以其特殊的光特性而闻名，孔的结构和周期性只允许特定波长的光在晶体内部传播。但是如何在这样的结构中形成一个腔来捕获光子呢？德克萨斯大学研究人员在他们的新论文中指出，通过故意改变两个毛孔的直径，这是可能的。在它们的交叉点，晶体内部形成不规则或缺陷。这个微小腔体被周期性的晶体结构所包围，迫使光子返回腔体。论文的第一作者Devashish博士说：根本没有退路，我们的计算表明，在这个微小的腔体中，光能比晶体外部增强了2400倍，这是一个非常大的增强，考虑到小的维度。通过改变局部的周期结构，晶体还显示出对可见光的相当大的吸收，其吸收能力是块状硅的10倍。这种在非常小的体积内的强吸收，是新型传感器的一大特性。UT's MESA+研究所复杂光子学系统组组长威廉•沃斯教授表示：由于孔隙密度高，这种晶体非常轻——也称之为‘多孔性’。在早期的出版物中，该小组展示了类似钻石的光子晶体可以反射非常广泛各种角度光的颜色：这些结果促进了现在提出的新发现。在未来几代光子集成电路(PICs)中，纳米器件有望在光信号处理、信息存储或量子光子器件中发挥重要作用。这项研究是由德州大学梅萨+研究所的复杂光子系统组和计算科学数学组共同完成。博科园-科学科普｜研究/来自: 特文特大学/Wiebe Van Der Veen 参考期刊文献:《物理评论B》 DOI: 10.1103/PhysRevB.99.075112 博科园-传递宇宙科学之美
1820年4月德国科学家奥斯特通过实验发现电磁效应?
电磁感应(Electromagnetic induction)现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势.这是我为大家整理的初二电磁感应科学论文，仅供参考! AAA篇一 拓展电磁感应定律 摘要：电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的相互联系。法拉第电磁感应定律的重要意义在于，一方面，依据电磁感应的原理，人们制造出了发电机，电能的大规模生产和远距离输送成为可能;另一方面，电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛的应用。本文就几种拓展式进行了理解应用。 关键词：电磁感应定律拓展式理解应用 Abstract: the electromagnetic induction phenomenon in electromagnetics is one of the most important discoveries, it reveals the phenomenon of electric and magnetic between each other. Faraday law on electromagnetic induction of important significance is, on the one hand, based on the principle of electromagnetic induction, people made out of the generator, the power of mass production and long-distance transmission become possible; On the other hand, the electromagnetic induction phenomenon in electrical technology, electronic technology and electromagnetic measurement methods are widely used. This paper will expand the understanding of several applications. Keywords: law on electromagnetic induction and expand application of understanding 中图分类号： O441.3 文献标识码：A 文章编号： 法拉第电磁感应定律的内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，要想回路中产生感应电动势，回路的磁通量一定要发生变化。回路中原磁场的磁感应强度的变化、回路面积的变化、原磁场和面积同时发生变化都会引起磁通量的变化，产生感应电动势，下面通过具体实例来谈对法拉第电磁感应定律的几种拓展式的理解和应用。 一、磁通量变化仅由原磁场随时间的变化引起，产生的感应电动势 例1.如图所示，边长为L的正方形金属线框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B = kt.已知细线所能承受的最大拉力为2mg，则从t=0开始，经多长时间细线会被拉断? 解: 感应电动势 线框中的感应电流为： 线断时有解得： 二、磁通量变化仅由原磁场随空间位置变化引起，产生的感应电动势 例2.一个质量为m、直径为d、电阻为R的金属圆环，在范围很大的磁场中沿竖直方向下落，磁场的分布情况如图所示，已知磁感应强度竖直方向的分量By的大小只随高度变化，其随高度y变化关系为By = B0(1 + ky)(此处k为比例常数，且k>0)，其中沿圆环轴线的磁场方向始终竖直向上，在下落过程中金属圆环所在的平面始终保持水平，速度越来越大，最终稳定为某一数值，称为收尾速度。求 圆环中的感应电流方向; (2)圆环的收尾速度的大小。 解：(1)根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针(俯视观察)(2)圆环下落高度为y时的磁通量为 设收尾速度为vm，以此速度运动Δt时间内磁通量的变化为 根据法拉第电磁感应定律有 圆环中感应电流的电功率为 重力做功的功率为 根据能的转化和和守恒定律有 解得 三、磁通量的变化仅由面积变化引起，产生的感应电动势 例3.半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感强度为B=0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a=0.4m，b=0.6m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0=2Ω，不计导线电阻， 今以MN为轴将右面的半圆环OL2O’向上翻转90º，若翻转的角速度为，求L1的平均功率。 解：转过90º角所用的时间 回路产生的平均感应电动势 L1的平均功率 四、磁通量变化仅由导体切割磁感应线引起。产生的感应电动势 例4.两根相距d=0.20m的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω，回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图所示.不计导轨上的摩擦，求作用于每条金属细杆的拉力的大小. 解析：当两金属杆都以速度v匀速滑动时，每条金属杆中产生的感应电动势分别为： 由闭合电路的欧姆定律，回路中的电流强度大小为： 因拉力与安培力平衡，作用于每根金属杆的拉力的大小为 由以上各式并代入数据得N 五、磁通量变化由原磁场和面积共同引起，产生的感应电动势 例5.如图所示，两根平行金属导轨固定在水平桌面上，每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m，导轨的端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20m。有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s。一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直。在t=0时刻，金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。 解：以a表示金属杆的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离为，此时杆的速度 这时，杆与导轨构成的回路的面积，回路中的感应电动势， 而=，回路中的总电阻R=2Lr0 ，回路中的感应电流 作用于的安培力，解得F=，代入数据为F=1.44×10-3N。 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 AAA篇二 电磁感应中的力学问题 摘 要： 信息化时代开展探究性学习，符合新课标的要求，能培养学生解决问题的能力。在高中物理教学当中，自主探究性学生尤为重要。作者针对电磁感应中的力学问题，对自主探究性学习做了一定的阐述。 关键词： 电磁感应 力学问题 自主探究性学习 21世纪是信息化时代，是网络的时代，是知识不断创新的时代。教育的根本意义和价值在于培养学生的创新精神、培养学生的探究能力、培养学生解决问题的能力，从而塑造学生积极的、健康向上的、适合时代要求的人格。探究性学习正好满足了这样的教育要求，自主学习、合作探究使学生亲身经历解决问题的过程，有利于学生对知识获得深层的理解，同时有助于学生对所学概念、定律的发展、延伸、转变和掌握。 1.根据高中学生的年龄特点开展自主探究性学习 在进入青年时期的高中生，不再事事依赖父母，他们已经能够分辨是非，独立意识已经开始觉醒。在情绪的表达上逐渐趋于独立，认知能力的发展已接近成熟，逻辑、抽象思维能力不断增强和完善，在思考和解决问题的时候能自主性地运用逻辑思维。因此，他们的好奇心、求知欲，以及成功感就变得更加强烈。 2.具体问题中开展探究性学习 新课程标准要求：让学生领悟物理学的研究思维和方法，培养独立思考的学习习惯和能力，注重概念和规律教学。科学的自主探究能力和对科学探究的理解是在学生探究性学习过程中形成的，这就需要组织学生进行探究性学习。教师在课堂上要最有效地利用时间创设情境，给学生营造思维的空间和时间，让学生积极主动地参与到自主探究的学习中来。 学习过程是学习者自己的活动，只有自己参与到学习中去，获得的知识才能更牢固。高中阶段，学生自主学习的意识已经很强，自主学习能力已初步具备，但还有待于教师去进一步提高，自学的效果还取决于教师的引导。教师要引导学生在学习新课之前就先接触新知识，并动用已有的知识储备去进行探究，亲自揭开知识那神秘的面纱，提前占领学习这块主阵地。这样使师生共同进入学习过程中时，学生不再有陌生的感觉，更能融入到课堂教学之中，更能轻松愉快地接受知识，更能形成师生双方和谐的、平等、合作的关系。 下面我从高考题入手，选取有针对性的例题，通过对例题进行分析探究，让学生感知高考命题的意图，剖析学生分析问题的思路，培养解决问题的能力。 2.1电磁感应中的力学问题 命题意图：考查理解能力、推理能力，以及分析综合能力。 例1.如图1所示，两根平行金属导端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，两导轨间的距离l=0.20m.有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k=0.020T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直.在t=0时刻，轨固定在水平桌面上，每根导轨每m的电阻为r=0.10Ω/m，导轨的金属杆紧靠在P、Q端，在外力作用下，杆恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，求在t=6.0s时金属杆所受的安培力. 自主探究： 【解题思路】以a示金属杆运动的加速度，在t时刻，金属杆与初始位置的距离L=at. 此时杆的速度v=at， 杆与导轨构成的回路的面积S=Ll， 回路中的感应电动势E=S+Blv. 而B=kt . ==k 回路的总电阻R=2Lr， 回路中的感应电流I=， 作用于杆的安培力F=BlI， 解得F=t， 代入数据得F=1.44×10N. 总结规律： (1)方法：从运动和力的关系着手，运用牛顿第二定律和电磁感应规律求解。 (2)基本思路：受力分析→运动分析→变化趋向→确定运动过程和最终的稳定状态→由牛顿第二定律列方程求解。 (3)注意安培力的特点： 实际上，纯力学问题中只有重力、弹力、摩擦力，电磁感应中多一个安培力，安培力随速度变化，部分弹力及相应的摩擦力也随之而变，导致物体的运动状态发生变化，在分析问题时要注意上述联系。 2.2导体棒切割磁感线问题 导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用下的运动、恒功率运动，等等。现以在恒力作用下的运动举例分析。 例2.如图2所示，一对平行光滑R轨道放置在水平地面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=1.0Ω;有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆与轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下.现用一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动.测得力F与时间t的关系如图3所示.求杆的质量m和加速度a. 自主探究： 解析：导体杆在轨道上做匀加速直线运动，用v表示其速度，t表示时间，则有v=at. ① 杆切割磁感线，将产生感应电动势E=BLv ② 在杆、轨道和电阻的闭合回路中产生电流I=E/R③ 杆受到的安培力为F=IBL ④ 根据牛顿第二定律，有F-F=ma⑤ 联立以上各式，得F=maat ⑥ 由图线上各点代入⑥式，可解得a=10m/s，m=0.1kg. 总结规律： 导体棒在恒定外力的作用下由静止开始运动，速度增大，感应电动势不断增大，安培力、加速度均与速度有关，当安培力等于恒力时加速度等于零，导体棒最终匀速运动。整个过程加速度是变量，不能应用运动学公式。 2.3电磁感应与电路规律的综合应用 例3.匀强磁场磁感应强度B=0.2T，磁场宽度L=3rn，一正方形金属框边长ab=1m，每边电阻r=0.2Ω，金属框以v=10m/s的速度匀速穿过磁场区，其平面始终保持与磁感线方向垂直，如图4所示，求： (1)画出金属框穿过磁场区的过程中，金属框内感应电流的I-t图线; (2)画出ab两端电压的U-t图线. 自主探究： 解析：线框进人磁场区时E=BLv=2V，I==2.5A， 方向沿逆时针，如图实线abcd所示，感应电流持续的时间t=0.1s. 线框在磁场中运动时：E=0，I=0， 无电流的持续时间：t==0.2s， 线框穿出磁场区时：E=BLv=2V，I==2.5A. 此电流的方向为顺时针，如图4虚线abcd所示，规定电流方向逆时针为正，得I-t图线如图5所示. (2)线框进入磁场区ab两端电压：U=Ir=2.5×0.2=0.5V. 线框在磁场中运动时，b两端电压等于感应电动势： U=BLv=2V. 线框出磁场时ab两端电压：U=E-Ir=1.5V. 由此得U-t图线如图6所示. (1)电路问题 ①确定电源：首先判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源)，其次利用E=n或E=BLvsinθ求感应电动势的大小，利用右手定则或楞次定律判断电流方向。 ②分析电路结构，画等效电路图。 ③利用电路规律求解，主要有欧姆定律，串并联规律等。 (2)图像问题 ①定性或定量地表示出所研究问题的函数关系。 ②在图像中E、I、B等物理量的方向是通过正负值来反映。 ③画图像时要注意横、纵坐标的单位长度定义或表达。 将线框的运动过程分为三个阶段，第一阶段ab为外电路，第二阶段ab相当于开路时的电源，第三阶段ab是接上外电路的电源。 总而言之，在高中物理教学中教师应引导学生开展自主探究性学习，从高考题入手，让学生自主分析探究例题，加以引导总结出规律，使学生感知高考命题的意图，剖析学生分析问题的思路，进而培养学生的能力。
查了史料，没有确切的日子，形成成果是是当年7月21日 1819年冬，奥斯特在哥本哈根开设了一个讲座，讲授电磁学方面的课题。在备课中，奥斯特分析了前人在电流方向上寻找磁效应都未成功的事实，想到磁效应可能像电流通过导线产生热和光那样是向四周散射的，即是一种横向力，而不是纵向的。1820年春，奥斯特安排了一个这方面的实验，他采用讲演时常用的电池槽，让电流通过一根很细的铂丝，把一个带玻璃罩的指南针放在铂丝下面，实验没有取得明显的效果。1820年4月的一天晚上，奥斯特在讲课中突然出现了一个想法，讲课快结束时，他说：让我把导线与磁针平行放置来试试看。当他接通电源时，他发现小磁针微微动了一下。这一现象使奥斯特又惊又喜，他紧紧抓住这一现象，连续进行了3个月的实验研究，终于在1820年7月21日发表了题为《关于磁针上的电流碰撞的实验》的论文。这篇仅用了4页纸的论文，是一篇极其简洁的实验报告。奥斯特在报告中讲述了他的实验装置和60多个实验的结果，从实验总结出：电流的作用仅存在于载流导线的周围；沿着螺纹方向垂直于导线；电流对磁针的作用可以穿过各种不同的介质；作用的强弱决定于介质，也决定于导线到磁针的距离和电流的强弱；铜和其他一些材料做的针不受电流作用；通电的环形导体相当于一个磁针，具有两个磁极，等等。奥斯特发现的电流磁效应，是科学史上的重大发现。它立即引起了那些懂得它的重要性和价值的人们的注意。在这一重大发现之后，一系列的新发现接连出现。两个月后安培发现了电流间的相互作用，阿拉果制成了第一个电磁铁，施魏格发明电流计等。安培曾写道：“奥斯特先生……已经永远把他的名字和一个新纪元联系在一起了。”奥斯特的发现揭开了物理学史上的一个新纪元。奥斯特不只是一位著名的物理学家，还是一位优秀的教师。他的讲课有表演，有分析。他非常重视实验，他说过“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，因为归根到底，所有的科学进展都是从实验开始的。”
看看下帖11楼的论文如何——
难道是光电效应，没听说过电光效应锕
你自己去幸福校园论文网里去找找 很多呢 我也在写 就是从那找的 你可以去搜搜看 参考一下霍耳顿教授在60年代末发表的一篇著名论文《马赫、爱因斯坦和对实在的探索》 中这样写道：“在我们这个世纪的思想史中，有一章可以题为‘阿尔伯特•爱因斯坦的哲学历程'，这是一段从以感觉论和经验论为中心的科学哲学，到以理性论的实在论为基础的哲学历程。”霍耳顿在论文中还首次披露了爱因斯坦1938年1月24日写给老朋友C．兰佐斯的信。爱因斯坦在信中明确地讲了他的哲学“转变”及其主要原因：“从有点类似马赫的那种怀疑的经验论出发，经过引力问题，我转变成为一个有信仰的理性论者，也就是说，成为一个到数学的简单性中去寻求真理的惟一可靠源泉的人。逻辑简单的东西，当然不一定就是物理上真实的东西。但是，物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在基础上具有统一性。”霍耳顿论文的主要学术贡献在于，他通过翔实的考证和史料，详细地描绘了爱因斯坦哲学转变的历程，尤其是对马赫哲学态度的演变;他认为爱因斯坦转变后的哲学思想是理性论的实在论，并揭示出其形成受到开普勒和普朗克为代表的自然科学家的影响。许良英教授同意霍耳顿的分析和论断。他在一篇有分量的论文 中列举五大事例进而表明，即使在早期，理性论在爱因斯坦的思想中就占主导地位， 只不过不及后期那样明显罢了;而且，爱因斯坦的理性论思想主要来自历史上最彻底的理性论哲学家斯宾诺莎，是对斯宾诺莎思想进行批判改造的结果......
电光效应 历史版本某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，物质的折射率因外加电场而发生变化的现象为电光效应.电光效应包括泡克耳斯(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应。电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性的效应。电光效应包括克尔效应和泡克耳斯效应[1]。折射率与所加电场强度的一次方成正比改变的为Pockels效应或线性电光效应，1893年由德国物理学家泡克耳斯(Friedrich Carl Alwin Pockels ,1865 - 1913)发现.折射率与所加电场强度的二次方成正比改变的为Kerr效应或二次电光效应，1875年由英国物理学家克尔(John kerr,1824-1907)发现。利用电光效应可以制作电光调制器,电光开关,电光光偏转器等,可用于光闸,激光器的Q开关和光波调制,并在高速摄影,光速测量,光通信和激光测距等激光技术中获得了重要应用.当加在晶体上的电场方向与通光方向平行,称为纵向电光调制(也称为纵向运用);当通光方向与所加电场方向相垂直,称为横向电光调制(也称为横向运用).利用电光效应可以实现对光波的振幅调制和位相调制.[编辑本段]克尔效应1875年英国物理学家J.克尔发现，玻璃板在强电场作用下具有双折射性质，称克尔效应(Kerr effect)。后来发现多种液体和气体都能产生克尔效应。观察克尔效应的实验装置。内盛某种液体（如硝基苯）的玻璃盒子称为克尔盒，盒内装有平行板电容器，加电压后产生横向电场。克尔盒放置在两正交偏振片之间。无电场时液体为各向同性，光不能通过P2。存在电场时液体具有了单轴晶体的性质，光轴沿电场方向，此时有光通过P2（见偏振光的干涉）。实验表明 ，在电场作用下，主折射率之差与电场强度的平方成正比。电场改变时，通过P2的光强跟着变化，故克尔效应可用来对光波进行调制。液体在电场作用下产生极化，这是产生双折射性的原因。电场的极化作用非常迅速，在加电场后不到10-9秒内就可完成极化过程，撤去电场后在同样短的时间内重新变为各向同性。克尔效应的这种迅速动作的性质可用来制造几乎无惯性的光的开关——光闸，在高速摄影、光速测量和激光技术中获得了重要应用。[编辑本段]泡克耳斯效应1893年由德国物理学家F.C.A.泡克耳斯发现。一些晶体在纵向电场（电场方向与光的传播方向一致）作用下会改变其各向异性性质，产生附加的双折射效应。例如把磷酸二氢钾晶体放置在两块平行的导电玻璃之间，导电玻璃板构成能产生电场的电容器，晶体的光轴与电容器极板的法线一致，入射光沿晶体光轴入射。与观察克尔效应一样，用正交偏振片系统观察。不加电场时，入射光在晶体内不发生双折射，光不能通过P2。加电场后，晶体感生双折射，就有光通过P2。泡克耳斯效应与所加电场强度的一次方成正比。大多数压电晶体都能产生泡克耳斯效应。泡克耳斯效应与克尔效应一样常用于光闸、激光器的Q开关和光波调制等。[编辑本段]电光效应实验【实验目的】1.掌握晶体电光调制的原理和实验方法。2.学会用简单的实验装置测量晶体半波电压，电光常数的实验方法。观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。【学史背景】当给晶体或液体加上电场后,该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应.电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间(可以跟上频率为1010Hz的电场变化)，可以在高速摄影中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。在激光出现以后,电光效应的研究和应用得到迅速的发展，电光器件被广泛应用在激光通讯，激光测距，激光显示和光学数据处理等方面。【实验原理】1.一次电光效应和晶体的折射率椭球由电场所引起的晶体折射率的变化，称为电光效应.通常可将电场引起的折射率的变化用下式表示：n = n0 + aE0 +bE02+……式中a和b为常数,n0为不加电场时晶体的折射率。由一次项aE0 引起折射率变化的效应，称为一次电光效应，也称线性电光效应或普克尔(Pokells)效应；由二次项bE02引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应。一次电光效应只存在于不具有对称中心的晶体中，二次电光效应则可能存在于任何物质中，一次效应要比二次效应显著。 光在各向异性晶体中传播时,因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同，光的折射率也不同。如图1，通常用折射率球来描述折射率与光的传播方向,振动方向的关系。晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种.纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应;横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生的电光效应.通常KD*P(磷酸二氘钾)类型的晶体用它的纵向电光效应,LiNbO3(铌酸锂)类型的晶体用它的横向电光效应.本实验研究铌酸锂晶体的一次电光效应,用铌酸锂晶体的横向调制装置测量铌酸锂晶体的半波电压及电光系数,并用两种方法改变调制器的工作点,观察相应的输出特性的变化.2.电光调制原理要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故.激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制.这次实验中,我们只做LiNbO3晶体的横向调制实验.【实验仪器】电光效应实验仪,电光调制电源,接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表.(1)晶体电光调制电源.调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源,单一频率振荡器(振荡频率约为1kHz),音乐片和放大器组成,电源面板上有三位半数字面板表,可显示直流电压值.晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的"极性"键改变,直流电压的大小用"偏压"旋钮调节.调制信号可由机内振荡器或音乐片提供,此调制信号是用装在面板上的"信号选择"键来选择三个信号中的任意一个信号.所有的调制信号的大小是通过"幅度"旋钮控制的.通过前面板上的"输出"插孔输出的参考信号,接到二踪示波器的一个通道与被调制后的接收信号比较,观察调制器的输出特性.(2)调制器.调制器由三个可旋转的偏振片,一个可旋转的1/4波片和一块铌酸锂晶体组成,采用横向调制方式.晶体放在两个正交的偏振片之间,起偏振片和晶体的x轴平行.检偏振片和晶体之间可插入1/4波片,偏振片和波片均可绕其几何轴旋转.晶体放在四维调节架上,可精细调节,使光束严格沿晶体光轴方向通过.(3)接收放大器.接收放大器由3DU光电三极管和功率放大器组成.光电三极管把被调制了的氦氖激光经光电转换,输入到功率放大器上,放大后的信号接到二踪示波器,同参考信号比较,观察调制器的输出特性.交流信号输出的大小通过"交流输出"旋钮调节.放大器内装有扬声器,用来再现声音调制信号,放大器面板上还有"直流输出"插孔,接到万用表的200mV直流电压档,用于测量光电三极管接收到的光强信号的大小.【实验内容】1.观察晶体的会聚偏振光干涉图样和电光效应形象(1)调节激光管使激光束与晶体调节台上表面平行,同时使光束通过各光学元件中心(这一步老师已调好,学生不要动).调节起偏振片和检偏振片正交,且分别平行于x轴,y轴,放上晶体后各器件要细调,精细调节是利用单轴晶体的锥光干涉图样的变化完成的.由于晶体的不均匀性,在检偏振片后面的白屏上可看到一弱光点,然后紧靠晶体前放一张镜头纸,这时在白屏上可观察到单轴晶体的锥光干涉图样,如图4.一个暗十字图形贯穿整个图样,四周为明暗相间的 图 4同心干涉圆环,十字形中心同时也是圆环的中心,它对应着晶体的光轴方向,十字形方向对应于两个偏振片的偏振轴方向.在观察过程中要反复微调晶体,使干涉图样中心与光点位置重合,同时尽可能使图样对称,完整,确保光束既与晶体光轴平行,又从晶体中心穿过的要求,再调节使干涉图样出现清晰的暗十字,且十字的一条线平行于x轴.这一步调节很重要,调节的好坏,直接影响下一步的测量,因此,一定要耐心,仔细调节.注意此时放大器的电源要关掉,激光光点应落在白屏上,而不能对准光电三极管,以免烧坏.(2)加上直流偏压时呈现双轴晶体的锥光干涉图样,它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体.(3)两个偏振片正交时和平行时干涉图样是互补的.(4)改变直流偏压的极性时,干涉图样旋转90°.(5)只改变直流偏压的大小时,干涉图样不旋转,只是双曲线分开的距离发生变化.这一现象说明,外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小,折射率椭球旋转的角度与电场大小无关.2.测定铌酸锂晶体的透过率曲线(即T～U曲线),求出半波电压,再算出电光系数.在我们实验中,用两种方法测量铌酸锂晶体的半波电压,一种方法是极值法,另一种方法是调制法.(1)极值法晶体上只加直流电压,不加交流信号,把直流电压从小到大逐渐改变,输出的光强将会出现极小值和极大值,相邻极小值和极大值对应的直流电压之差即是半波电压.具体做法是:取出镜头纸,光电三极管接收器对准激光光点,放大器的直流输出接到万用表上,万用表调到200mV直流档.为了使光电三极管不致损坏,在起偏振片前再加一块偏振片作为减光片,加在晶体上的电压从零开始,逐渐增大,注意万用表读数的变化,当读数超过200mV时,应旋转减光片,使光强减小,再增大直流偏压到最大,保持万用表的读数始终不超过200mV,再减小直流偏压到零,若万用表的读数始终不超过200mV,则可以开始测量数据了.加在晶体上的电压在电源面板上的数字表读出,每隔5V增大一次,再读出相应的万用表的读数作为接收器接收到的光强值.(2)调制法晶体上直流电压和交流信号同时加上,与直流电压调到输出光强出现极小值或极大值对应的电压值时,输出的交流信号出现倍频失真,出现相邻倍频失真对应的直流电压之差就是半波电压.具体做法是:按下电源面板上"正弦"键,把电源前面板上的调制信号"输出"接到二踪示波器的CH2上,把放大器的调制信号接到示波器的CH1上,把CH1,CH2上的信号做比较,调节直流电压,当晶体上加的直流电压到某一值U1时,输出信号出现倍频失真,再调节直流电压,当晶体上加的直流电压到另一值U2时,输出信号又出现倍频失真,相继两次出现倍频失真时对应的直流电压之差U2-U1就是半波电压.这种方法比极值法更精确,因为用极值法测半波电压时,很难准确的确定T～U曲线上的极大值或极小值,因而其误差也较大.但是这种方法对调节的要求很高,很难调到最佳状态.如果观察不到两次倍频失真,则需要重新调节暗十字形干涉图样,调整好以后再做本内容.3.改变直流偏压,选择不同的工作点,观察正弦波电压的调制特性电源面板上的信号选择按键开关可以提供三种不同的调制信号,按下"正弦"键,机内单一频率的正弦波振荡器工作,产生正弦信号,此信号经放大后,加到晶体上,同时,通过面板上的"输出"孔,输出此信号,把它接到二踪示波器的CH1上,作为参考信号.改变直流偏压,使调制器工作在不同的状态,把被调制信号经光电转换,放大后接到二踪示波器的CH2上,和CH1上的参考信号比较.选择5个不同的工作点40V,80V,120V,160V,200V,观察接收信号的波形并画出图形.工作点选定在曲线的直线部分,即U0=/2附近时是线性调制;工作点选定在曲线的极小值(或极大值)时,输出信号出现"倍频"失真;工作点选定在极小值(或极大值)附近时输出信号失真,观察时调制信号幅度不能太大,否则调制信号本身失真,输出信号的失真无法判断由什么原因引起的,把观察到的波形描下来,并和前面的理论分析作比较.做这一步实验时,把电源上的调制幅度,调制器上的输入光强,放大器的输出,示波器上的增益(或哀减)这四部分调好,才能观察到很好的输出波形.4.用1/4波片改变工作点,观察输出特性在上述实验中,去掉晶体上所加的直流偏压,把1/4波片置入晶体和偏振片之间,绕光轴缓慢旋转时,可以看到输出信号随着发生变化.当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴方向时,输出信号线性调制;当波片的快慢轴分别平行于晶体的x,y轴时,输出光失真,出现"倍频"失真.因此,把波片旋转一周时,出现四次线性调制和四次"倍频"失真.值得注意的是,不仅通过晶体上加直流偏压可以改变调制器的工作点,也可以用1/4波片选择工作点,其效果是一样的,但这两种方法的机理是不同的.5.光通讯的演示按下电源面板的"音乐"键,此时,正弦信号被切断,输出装在电源里的"音乐"片信号.拔掉交流输出插头,输出信号通过接收放大器上的扬声器播放,可听到音乐.如改变直流偏压的大小,则会听到音乐的音质有变化,说明音乐也有失真和不失真.用不透明的物体遮光,则音乐停止,不遮光,则音乐又响起,由此说明激光可以携带信号,实现光通讯.把音乐信号接到示波器上,可以看到我们听到的音乐信号的波形,它是由振幅相的不同频率的正弦波迭加而成的.【注意事项】1.He-Ne激光管出光时,电极上所加的直流电压高达千伏,要注意人身安全.2.晶体又细又长,容易折断,电极是真空镀的铝膜,操作时要注意,晶体电极上面的铝条不能压的太紧或给晶体施加压力,以免压断晶体.3.光电三极管应避免强光照射,以免烧坏.做实验时,光强应从弱到强,缓慢改变,尽可能在弱光下使用,这样能保证接收器光电转换时线性性良好.4.电源和放大器上的旋钮顺时针方向为增益加大的方向,因此,电源开关打开前,所有旋钮应该逆时针方向旋转到头,关仪器前,所有旋钮逆时针方向旋转到头后再关电源.