2. • เพื่ออธิบายประเด็นสําคัญในการใชล็อคอินแอมปลิไฟเออร
• เพื่ออธิบายวิธีการทดลองในการวัดการหมุนแบบฟาราเดยอยาง
แมนยําโดยใชสนามแมเหล็กที่เกิดจากไฟฟากระแสสลับ และใชแกว
ชนิด BK 7
• เพื่อคํานวณหาคาคงที่เวอรเดตสําหรับตัวอยางที่มีขนาดบางๆ

3. • บทนํา
• เครื่องมือทีใชในการทดลอง
่
• ทฤษฎี
• วิธีการทดลอง
• สรุป

4. แสงที่ไมโพลาไรซ
แสงที่โพลาไรซ

5. แสงเปนคลื่นตามขวางซึ่งประกอบดวยการสั่นของสนามแมเหล็ก
และสนามไฟฟาปกติระนาบทิศทางการสั่นของสนามแมเหล็กและ
สนามไฟฟามีทุกทิศทางและเราเรียกแสงที่มีระนาบการสั่นของ
สนามแมเหล็กและสนามไฟฟาหลายๆระนาบวาแสงไมโพลาไรซ

6. แสงที่มีระนาบการสั่นของสนามแมเหล็กหรือสนามไฟฟาเพียง
ระนาบเดียววาแสงโพลาไรซเราสามารถทําแสงไมโพลาไรซใหเปน
แสงโพลาไรซไดโดยใหแสงผานแผนโพลารอยด

7. การหมุนแบบฟาราเดย คือ

8. บทนํา
ปรากฎการณฟาราเดย เกิดเมื่อสนามแมเหล็กถูกใสใหกับอุปกรณไดอิ
เล็กทริกส ( dielectric) โดยเฉพาะการหมุนแบบฟาราเดยเปนการหมุนของ
ระนาบแสงโพลาไรซเชิงเสนซึ่งเกิดจากสนามแมเหล็กเหนี่ยวนําและหักเห
ออกเปนสองแนว จะไดมุม φ ของการหมุน เขียนในรูปของความสัมพันธ
φ = VBL

9. รูปที่ 1 การเตรียมเครื่องมือที่ใชในการทดลอง

11. สมการเวกเตอร Jone สําหรับสนามไฟฟาเริ่มตนของแสงแบบ
โพลาไรซเชิงเสนตามแกน x และแพรไปตามทิศทางของแกน z เขียนได
เปน
1
E 0 =   A 0 exp( ikz − iωt )
 0 ( 1)
 

12. มุม φ ของการหมุนแบบฟาราเดยจากทิศทาง x ถูกกําหนดโดย
Vac
φ= = VLB ( 2)
2 Vdc
โดย
Vac คือ แรงดันที่วัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสสลับ
Vdc คือ แรงดันที่วัดไดจากสัญญาณไฟฟากระแสตรง

14. รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR830
รูป ล็อคอินแอมปลิไฟเออร SR530

15. รูปที่ 2 แสดง lock- in signal Rเปรียบเทียบกับ lock-in phase ที่ความถี่ตางกันโดย
การหมุนแบบฟาราเดยในแผนแกว BK 7หนา 1 mm

16. รูปที่ 3 (a) การกระจายการหมุนแบบฟาราเดยเมื่อสัญญาณมีการรั่วไหลจากตัวขยาย
แรงดันไปที่โฟโตไดโอด (b) การหมุนแบบฟาราเดยหลังจากวางโฟโตไดโอดบน
แหลงจายไฟที่ตางกันเนื่องจากการปรับปรุงสัญญาณ

17. Vac
จากสมการที่ 2 φ= = VLB
2 Vdc
ใหอัตราสวน Vac / Vdc ขึ้นกับความเขมแสงโดยเฉลี่ย
Vac = bVdc + a ที่ a = 0
จากการทดลองจะพบวา a ≠ 0

18. รูปที่ 4 (a) แสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของฟงกชันความเขมแสงเฉลี่ย Vdc
สําหรับสนามแมเหล็กที่ 125 Hz (b) แสดงแสดงสัญญาณ lock –in Vac ในรูปของ
ฟงกชันความเขมแสงเฉลี่ย Vdc

19. รูปที่ 5 (a) การหมุนของฟาราเดย
ตอ Oe เปนฟงกชันของความเขม
แสงเฉลี่ย
(b) การหมุนแบบฟาราเดยตอความ
เขมแสงเฉลี่ยเปนฟงกชันของ
สนามแมเหล็ก

20. Vac
จากสมการที่ 2 φ= = VLB
2 Vdc
การหมุนแบบฟาราเดยถูกกําหนดโดย φ = b / 2 + a / 2 Vdc
ในเทอมที่สองจะเปนเทอมของความเขมแสงที่ขึ้นอยูกับ φ และจะ
เปนผลกระทบตอการวัดคาคงที่เวอรเดต

21. การหลีกเลี่ยงความเขมแสงขึ้นอยูกับคาคงที่ เวอรเดตจะ
สามารถวัด Vac ในรูปของ Vdc สําหรับสนามแมเหล็กที่แตกตางกัน
ความชันของเสนโคงหารดวยสองจะใหคาอัตราสวนซึ่งขึ้นอยูกับความ
เขมแสงโดยเฉลี่ย

22. วิธีนี้จะใหการหมุนแบบฟาราเดยตอ Oe เปน
φ = b/2 = 0.01498 m°/Oe

23. ในทํานองเดียวกันอาจเปนไปไดวาเสนโคงจะเปนดังรูปที่ 5(a)
ซึ่งเปนไปตามความสัมพันธ φ = b / 2 + a / 2 Vdc
โดยคาของ φ = 0.01523 m°/Oe

24. สําหรับแกว BK7 หนา 1 mm จะพบวาคาคงที่เวอรเดตที่ 830
nm คือ
V = 150 ± 12°/(Tm)
ซึ่งสอดคลองเปนอยางดีกับคาที่กําหนดในทฤษฏี

26. งานวิจัยนี้จะแสดงวิธีการสําคัญที่ตองใชในการวัดการหมุนแบบฟารา
เดยดวยสนามแมเหล็กไฟฟากระแสสลับ

เมื่อใชล็อคอินแอมปลิไฟเออรสัญญาณไฟฟารบกวนจากตัวขยาย
แรงดันสามารถเปนแหลงจายไฟขนาดใหญของสัญญาณรบกวน
วิธีการทดลองควรจะเพิ่มเติมการบันทึกคาเฉลี่ยความเขมแสงที่ขึ้นอยู
กับการวัด
คาคงที่เวอรเดต ที่ถูกตองก็จะสามารถหาไดจากการทําการทดลองนี้