Двойное лучепреломление в электрическом поле.

Другим примером искусственной анизотропии является анизотропия, возникающая в телах под влиянием электриче­ского поля. Этот вид анизотропии был открыт в 1875 г. Керром и носит название явления Керра. Впервые двойное лучепреломление в электрическом поле было обнаружено в твердых диэлектриках при помещении их между пластинами заряженного конденсатора. Однако в этом случае оставалось сомнение, не является ли роль электрического поля косвенной и не возникает ли наблюдаемое двойное лучепреломление под влиянием вызванной полем механической деформации. Наличие непосредственного влияния электрического поля было окончательно установлено после того, как Керр обнаружил эффект в жидкостях, в которых статическое сжатие не вызывает оптической анизотропии. Впоследствии (1930 г.) двойное лучепреломление под влиянием электрического поля было найдено и в газах. Явление Керра в жидкостях можно наблюдать, поместив кювету, в которую введены пластины плоского конденсатора („ячейка Керра"), между скрещенными николями N₁ и N₂ (рис. 8.1). При заряжении конденсатора свет начинает проходить через николи. Жидкость приобретает свойства одноосного кристалла с осью, направленной вдоль электрического поля. Опыт показывает, что разность коэффициентов преломления п_o - п_e пропорциональна квадрату напряженности поля Е. Отсюда, разность фаз Δ, возникающая между обык­новенным и необыкновенным лучами, равна:

Δ = BlE²

где l — толща жидкости, а В — постоянная, зависящая лишь от сорта жидкости (постоянная Керра). Для большинства жидкостей В > 0, но есть и такие жидкости, для которых В < 0. Из всех жидкостей наибольшей постоянной Керра обладает нитробензол, для него. Благодаря квадратичной зависимости Δ от Е, разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами не зависит от направления электрического поля.

Явление Керра объясняется ориентирующим действием внешнего электрического поля на анизотропные молекулы жидкости. Ориентирующее действие поля может быть обусловлено либо наличием у молекул постоянного электрического момента (дипольные молекулы), либо моментом, приобретаемым во внешнем поле. Время, в течение которого молекулы успевают ориентироваться во внешнем электрическом поле, не превышает 10^-9 сек.; за такой же промежуток времени молекулы успевают дезориентироваться после прекращения действия поля, в результате чего двойное лучепреломление пропадает.

Малое значение промежутка времени, в течение которого устанавливается или пропадает двойное лучепреломление в электрическом поле, позволяет использовать ячейку Керра в качестве безинерционного затвора, что находит различное практическое и лабораторное применение.

Ячейка Керра в качестве безинерционного затвора применяется также для различных технических целей, например, в телевизорах, в звуковоспроизводящей аппаратуре и т. д.