Керра эффект.

 

Двойное лучепреломление в оптически изотропных веществах (жидкостях и газах) под воздействием однородного электрического поля.

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%F4%F4%E5%EA%F2_%CA%E5%F0%F0%E0

http://ufn.ru/ufn33/ufn33_2/Russian/r332c.pdf

 

Ячейка Керра -  прозрачная емкость, заполненная жидкостью (нитробензол, ацетон).

Разновидность – Поккельса эффект жидкость заменена кристаллом

Большие напряжения для достижения максимальной прозрачности  3-30 киловольт.

 

Многие изотропные вещества, помещенные в электрическое поле,  приобретают свойства одноосных кристаллов, т.е. обнаруживают оптическую анизотропию, приводящую к двойному лучепреломлению света, проходящего через   вещество перпендикулярно направлению поля.  При этом величина двойного  лучепреломления  пропорциональна  квадрату напряженности поля и ее знак не меняется при изменении направления поля на обратное. (другие названия эффекта: квадратичный

электрооптический эффект, поперечный эл. опт. эффект). Величина эффекта зависит  от вещества,  его температуры и длины волны света. В газах эффект Керра мал, а в жидкостях его величина гораздо   больше.   Аномально сильно он проявляется в

нитробензоле и подобных ему жидкостях.

    Наиболее часто указанный эффект реализуется в т.н. электрооптических затворах Керра. Прозрачную кювету с электродами для создания поля, заполненную нитробензолом, помещают между скрещенными поляризатором  и анализатором таким образом,  что направление поля составляет угол 45 градусов с их главными  плоскостями поляризации.  Если поле отсутствует,  такое устройство не прозрачно для света.  При наложении поля, линейно поляризованный свет   при прохождении через кювету расцепляется на два перпендикулярно поляризованных луча, имеющих в пределах кюветы различные   скорости  распространения.  При этом между ними

возникает разность фаз, что приводит к эллиптической поляризации света, вышедшего из кюветы.  При этом часть его проходит через анализатор.  Затвор открыт . Высокая скорость срабатывания такого  затвора (10 в минус 11 степени сек.)  обусловило его применением в исследованиях быстропротекающих процессов  и для высокочастотной (до 10 в 9 степени Гц)  модуляция оптических сигналов.  Применение эффекта дает хорошие результаты и  в том случае,    когда требуется безинерционная пространственная модуляция света (отклонение луча,  его расщепление  и  т.п.). Взаимосвязь через   эффект Керра двух полей - электрического и оптического - позволяет применять его для дистанционного измерения электрических величин оптическими методами.

    Еще два примера применения эффекта Керра:

    А.с. 235  350:   Оптическая система с управляемым фокусным расстоянием, отличающийся тем, что с целью безинерционного изменения фокусного  расстояния она выполнена в виде цилиндрического рабочего тела из вещества,  обладающего электрооптическим эффектом, помещенного  внутрь, например, шестипольного конденсатора, электрическое  поле которого создает такое распределение показателя преломления в веществе рабочего тела, что падающий на  его  торец  параллельный  пучок  света  собирается  в фокусе, положение которого на оси системы зависит от приложенного конденсатору напряжения.

    А.с. 464 792:  Устройство для измерения температуры содержащее источник   света,  пластины из матированного прозрачного материала, пространство  между которыми заполнено жидкостью с близким пластинам показателем преломления и различным по знаку или величине температурным коэффициентом показателя  преломления, отличающееся  тем, что с целью расширения диапазона измерений, в него введены, прозрачные электроды, выполненные, например, на    основе пленок окиси олова,  нанесенные снаружи на пластины, подключенные  к источнику питания,  а в качестве жидкости заполняющей   пространство  между пластинами использован нитробензол.

    Значительным квадратичным электрооптическим эффектом обладают и некоторые кристаллы (КТ Ват)

    А.с. 497  547:  Способ углового отклонения светового луча, преломленного на границе раздела двух сред путем изменения показателя преломления   одной  или  обеих сред с использованием электрооптического эффекта,  отличающийся тем, что с целью управления углом отклонения,  достижения при малой инерционности и быстродействия плоско-поляризованный луч света направляют на кристаллы, которые размещают в переменном по знаку и величине электростатическом поле и ориентируют таким образом, что главные оси  сечений их оптических индикаторисс нормальными к лучу плоскостными совпадают с направлениями колебаний  поляризованного света  и изменяются на разные по знаку величины при наложении электростатического поля на оба кристалла.

    Эффект Керра, вызванный электрическим полем световой волны называется высокочастотным. Он проявляется в том, что для мощного излучения показатель преломления жидкости зависит от  интенсивности света,  т.е.  среда становится нелинейной,  что для интенсивных лазерных пучков приводит  к  самофокусировке.

 

Пояснение. 

Если свет является таким же излучением, как и электрический ток, то в среде, где он явно притормаживается, происходит его втягивание в поток излучения  от минусовой пластины к плюсовой конденсатора. Т.е. в жидкости происходит изгибание светового потока в сторону положительной пластины.

То же мы наблюдаем и с катодными лучами. Величина отклонения зависит от материала, температуры и обязательно должна зависеть от давления. Ну и само собой от разницы потенциалов.