Эффект Керра
Двойное лучепреломление может возникать в прозрачных изотропных телах, а также в кристаллах кубической системы под влиянием различных воздействий. В частности, это происходит при механических деформациях тел. Мерой возникающей оптической анизотропии может служить разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей. Опытным путем установлено, что эта разность пропорциональна напряжению sв данной точке тела:
no – ne = ks, (2.18.5)
где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств вещества.
Поместим стеклянную пластинку Q между скрещенными поляризаторами P и P'
(рис. 2.18.9).
Пока стекло не деформировано, такая система не пропускает свет. Если стекло подвергнуть одностороннему сжатию, то в прошедших лучах будет наблюдаться картина, содержащая цветные полосы. Каждая полоса соответствует одинаково деформированным местам пластинки. Следовательно, по характеру и расположению полос можно судить о распределении напряжений внутри пластинки.
В 1875 году Керр обнаружил, что в жидкостях (и в аморфных твердых телах) под воздействием электрического поля возникает двойное лучепреломление. Это явление получило название эффекта Керра. На рис. 2.18.10 представлена схема установки для наблюдения эффекта Керра в жидкостях.
Ячейка Керра представляет собой герметичную кювету с жидкостью, в которую помещены пластины конденсатора. При подаче напряжения между пластинами создается однородное электрическое поле. Под действием электрического поля жидкость приобретает свойства одноосного кристалла с оптической осью, ориентированной вдоль поля. Разность показателей преломления no и пе пропорциональна квадрату напряженности поля:
no – ne= кE2. (2.18.6)
На пути l между обыкновенным и необыкновенным лучами возникает разность хода:
D=(no – ne)l=кlE2,
или разность фаз
Последнее выражение принято записывать в виде
d =2pBlE2, (2.18.7)
где В - характерная для вещества величина, называемая постоянной Керра, зависящая от температуры и длины волны света lо.
Эффект Керра объясняется оптической анизотропией молекул жидкости, то есть различной поляризуемостью молекул по разным направлениям.Под действием поля молекулы поворачиваются так, что их дипольные моменты ориентируются вдоль поля.
В результате жидкость становится анизотропной. Времяв течение которого устанавливается или исчезает преимущественная ориентация молекул, составляет около 10-10 с. Таким образом, ячейка Керра, помещенная между скрещенными поляризаторами (рис. 2.18.10), может служить практически безинерционным световым затвором. В отсутствии напряжения затвор будет закрыт. При включении напряжения затвор пропускает значительную часть света, падающего на первый поляризатор. Такое устройство может быть использовано в оптических линиях связи для передачи информации, в частности, для осуществления амплитудной модуляции оптического излучения на очень высоких (до 1010 Гц) частотах.
Дата добавления: 2015-07-22; просмотров: 1076;