磁光效应在光信息存储、光通信、激光等领域发挥着重要的作用,自上个世纪以来由于其应用领域的不断扩大成为研究者探索的热点,磁光效应理论发展也同步进行,目前磁光效应宏观理论已建立并得到研究者的公认,磁光效应宏观上表现为偏振光入射后在材料中传播时分解为左旋光与右旋光,由于两者在材料中传播速度不同导致出射时合成偏振光与入射时产生一个偏角,但微观机理仍存有争议,目前理论证明,微观上法拉第角是由于材料介电常数张量非对角元决定的,但材料介电张量非对角元又与材料的跃迁能级与跃迁形式有关,因此通过第一性原理可以得到材料的能带结构,进而获取材料的微观性质,对石榴石材料磁光效应增大的微观机理进行解释。本文以Lu_xBi_3-xFe₅O₁₂,（x=0,1,2,3）材料为例,对该材料进行第一性原理计算以及射频磁控溅射实验制备,通过理论、仿真、实验的角度对薄膜的磁光效应进行分析。首先利用Material Stadio软件构建了Lu_xBi_3-xFe₅O₁₂,（x=0,1,2,3）材料晶体结构并进行结构优化,得到计算最佳参数,通过该参数计算出薄膜的能带结构及态密度,并发现石榴石结构中晶体场效应相关能级及由于Bi³⁺离子的掺杂,在石榴石结构中晶体场效应作用下,出现了能级劈裂,且该能级劈裂后形成态密度轨道间能级间距增大且（包括价带内与价带到导带）与光子跃迁时能量相对应,因此增大了光子跃迁几率,进而增加了材料的法拉第角。通过仿真发现石榴石结构的晶体场效应有Lu³⁺离子的掺入,Lu³⁺离子在晶体场效应中充当间接交换作用的媒介,增加了材料的晶体场效应。随后我们通过磁控溅射实验在GGG基片上制备了Lu_xBi_3-x-x Fe₅O₁₂,（x=1,2,3）薄膜,测试发现,薄膜的比法拉第旋角随着Bi³⁺离子增加呈现线性增大的趋势。由此我们得到Bi³⁺离子掺杂后材料比法拉第旋角在550nm增大幅度较大的原因为Bi³⁺离子p轨道在价带顶部有一个与550nm波长光子跃迁能量对应的能级,而随着Bi³⁺离子含量增加薄膜比法拉第旋角增大的原因为Bi³⁺离子p轨道带内跃迁,随着Bi³⁺离子含量增大出现了p轨道内部的能级劈裂现象。