Эффект Керра

КВАДРАТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ (ЭФФЕКТ КЕРРА) [c.289]

Наблюдение эффекта Керра. Не приводя вывода, аналогичного выводу в случае эффекта Поккельса, обратим внимание на описание э( )фекта Керра. Схема опыта для обнаружения эффекта Керра аналогична схеме, данной на рис. 12.1. Единственное отличие заключается в том, что образец (изотропное твердое тело, жидкость или газ в кювете) в этом случае помещается между обкладками плоского конденсатора (рис. 12.3). В качестве образца желательно выбрать вещество, в котором эф< ект Керра довольно велик, например нитробензол. [c.289]

В связи с появлением мощных лазерных источников света аналогичное действие может оказать также световое поле. Подобный эффект экспериментально был обнаружен еще в 1964 г. и носит название оптического эффекта Керра. [c.289]

Теория эффекта Керра была предложена для неполярных веществ (газов, жидкостей) Ланжевеном (1910 г.), для полярных веществ — Борном (1916 г.). [c.290]

Некоторые особенности эффекта Керра в жидкости. Следует остановиться на особенности эффекта Керра в жидкостях. При включении внешнего электрического поля искусственная анизотропия жидкости не исчезает мгновенно. Требуется определенное время, так называемое время релаксации, зависящее от структуры данной жидкосги, для того, чтобы анизотропная жидкость снова перешла б изотропное состояние, т. е. повернутые диполи под [c.291]

Абсолютное значение константы К характеризует пригодность данного вещества к использованию его в ячейке Керра. Обычно постоянной Керра называют эту величину, выраженную в длинах волн, т.е. К/Х. Она заметно уменьшается с повышением температуры жидкости, так как тепловое движение молекул препятствует их ориентации. Для нитробензола она достаточно велика — эффект легко наблюдается при подаче на конденсатор импульса напряжения с амплитудой в несколько сотен вольт. Наблюдение эффекта Керра в других жидкостях (а особенно в газах) требует использования значительно большей напряженности электрического поля. [c.122]

До появления лазеров было очень трудно заметить какие-либо отклонения от линейности материального уравнения Р = а Е, так как внешние поля в веществе, создаваемые светом обычных источников, были пренебрежимо малы по сравнению с внутриатомным полем (0,1 — 10 В/см по сравнению с Еат q /a 10 В/см). Мощные лазерные пучки позволяют создать поле в 10 — 10 В/см, что уже сравнимо с внутриатомным полем и может приводить к изменению указанных выше параметров среды. Не будем проводить анализ конкретных причин таких воздействий (эффект Керра, электрострикция и др.), а оценим необходимые изменения в феноменологическом описании явления. Очевидно, что потенциальная энергия вынужденных колебаний электронов уже не может описываться известной формулой U(x) = l/2kx , соответствующей квазиупругой силе F = —kx. При наличии мощного воздействия света на атомную систему мы должны учесть члены более высокого порядка, приводящие к ангармоничности колебаний-. [c.168]

В чем заключается эффект Керра [c.456]

Благодаря чрезвычайной быстроте установления и исчезновения эффекта Керра оказалось возможным использовать его для многих научных и технических целей. [c.536]

Таким образом, частичная деполяризация света объясняется анизотропией молекул, т. е. теми же свойствами среды, что и явление двойного лучепреломления в электрическом поле (эффект Керра, см. 152). Открывается возможность установить зависимость между постоянной Керра и величиной деполяризации. Опыт подтвердил эту зависимость. [c.589]

Значительно более быструю модуляцию добротности резонатора можно осуществлять, используя электрооптические затворы (см. 152). Действие этих затворов основано на практически безынерционном изменении или возникновении оптической анизотропии некоторых жидкостей и кристаллов под действием электрического поля. Относящийся к явлениям этого типа эффект Керра описан в 152. С этой же целью применяется и другое электрооптическое явление, так называемый эффект Поккельса, возникающий в кристаллах и столь же малоинерционный, как и эффект Керра. [c.790]

Модуляция добротности резонатора с помощью эффекта Керра осуществляется следующим образом. В резонатор, кроме Кристал- [c.790]

Мгновенная мощность излучения в режиме генерации сверхкоротких импульсов примерно в Г/АТ раз больше средней мощности и может достигать значений 10 —10 Вт. Поэтому сверхкороткие импульсы нашли широкое поле применения при исследовании самых разнообразных явлений — многофотонной ионизации атомов и молекул, вынужденного рассеяния, мгновенного нагрева вещества до очень высоких температур и т. п. Рекордно короткая длительность импульса позволила использовать сверхкороткие импульсы для изучения очень быстрых процессов, например, распада возбужденных состояний молекул, происходящего за время 10 —10 с, времени существования эффекта Керра ( 152), инерционности нелинейного фотоэффекта (см. 179) и т. д. [c.815]

Эффект Керра в жидкостях можно наблюдать, поместив кювету, в которую введены пластинки плоского конденсатора (ячейка Керра), между скрещенными поляризаторами П и Пг (рис. 19.2). Если П1 и Пг скрещены и электрическое поле не наложено, то свет через систему не проходит. Под действием электрического поля жидкость становится по оптическим свойствам подобной одноосному кристаллу с оптической осью, направленной [c.65]

Ориентирующему действию внешнего электрического поля противодействует тепловое движение молекул, что приводит к уменьшению В при повышении температуры. Вообще говоря, ориентационная теория эффекта Керра справедлива только для газов, когда не надо учитывать взаимодействия между молекулами, характерные для жидкостей. [c.68]

Таким образом, зависимость эффекта Керра от квадрата напряженности поля обусловлена тем, что искусственная анизотропия в электрическом поле зависит, во-первых, от способности молекул поляризоваться под действием электрического поля и, во-вторых, от степени ориентации поляризованных молекул в этом же поле. [c.68]

Рис. 19.3. Схема измерения инерционности эффекта Керра

Эффект Коттона — Мутона во многом аналогичен эффекту Керра. По своим магнитным свойствам молекулы делятся на парамагнитные молекулы (р>1), обладающие постоянным магнитным моментом, и диамагнитные молекулы (н<1), которые не имеют постоянного магнитного момента, но могут приобретать его в магнитном поле. Анизотропия среды под действием магнитного поля возникает либо благодаря ориентации парамагнитных молекул (по аналогии с полярными молекулами), либо благодаря анизотропии магнитной восприимчивости [c.69]

В отсутствие внешнего магнитного поля хаотическое расположение молекул создает макроскопическую изотропность среды. Наложение достаточно сильного магнитного поля, воздействующего на магнитные моменты молекул, ориентирует их определенным образом относительно этого поля, превращая среду в анизотропную. При прохождении света через такую среду возникает двойное лучепреломление, причем магнитное поле направлено перпендикулярно к направлению распространения света. Схема опыта по наблюдению двойного лучепреломления в магнитном поле аналогична схеме опыта по наблюдению эффекта Керра (см. рис. 19.2). [c.70]

Эффект Керра, вызванный электрическим полем световой волны, называют высокочастотным. Значение постоянной Керра зависит от природы вещества, частоты света и температуры (табл. 33.10, 33.11). [c.872]

Различают естественную оптическую активность, встречающуюся у различных твердых и жидких веществ, и искусственную, возникающую у некоторых материалов при воздействии магнитного (эффекта Фарадея) или электрического (эффекта Керра) полей. [c.111]

Более быстрое включение может быть осуществлено при помощи электрооптических затворов, основанных на эффектах Керра и Поккельса. Используемая для этой цели ячейка Керра представляет собой кювету, заполненную нитробензолом и помещенную между обкладками конденсатора. Иногда конденсатор помещается внутрь кюветы. Если приложить к конденсатору постоянное напряжение, то нитробензол становится двоякопреломляющим. В этом случае показатели преломления вдоль электрического поля п и перпендикулярно полю nj. становятся различными. При падении на ячейку плоскополяризованного луча с плоскостью поляризации под углом 45° к направлению электрического поля в ячейке вследствие двойного лучепреломления происходит разложение луча на два взаимно перпендикулярных, распространяющихся с различными скоростями. По выходе из ячейки лучи имеют некоторую разность фаз ф и, складываясь, образуют эллиптически-поляризованный луч. Эксцентриситет эллипса и его ориентация зависят от ф, значение которой определяется приложенной разностью напряжения V. При определенном напряжении Уц можно достигнуть разности фаз 180°, при этом выходящий луч будет иметь плоскость поляризации, повернутую на 90° по отношению к плоскости поляризации входящего в ячейку луча. [c.30]

Источник света (конденсированная искра) и конденсатор питаются од ювремеино от одного источника. При определенном для данного источника света значении напряжения между электродами происходит разрядка конденсатора. В зависимости от расположения зеркал и 5., можно выбрать такой путь света от источника U до образца между обкладками конденсатора, при котором исчезает эффект Керра. Это означает, что время распространения света на этом пути равно времени релаксации. Опыты показывают, что длина этого пути равна 400 см, т. е. т 10 с. При таком процессе не учитывалось время пробоя газа. Более точное вычисление с учетом времени пробоя газа дает т 10" с. Это позволяет использовать ячейку Керза в качестве оптического затвора. [c.291]

Двойное лучепреломление в магнитном поле (явление Коттон— Мутона). Как показали опытные данные, под действием магнитного поля, перпергдикулярного направлению распространения света, на веш,естве наблюдается явление, аналогич юе эффекту Керра. Установлено, что в этом случае оптическая анизотропия среды выразится формулой [c.294]

Наиболее, важной особенностью эффекта Керра, обусловившей широкое его применение, является весьма малая инерционность. Это свойство ячейки Керра проверялось в остроумных опытах (схема опытов изображена на рис. 3.11), а в последующем детально исследовалось в большом количеспве экспериментов. Источник света (конденсированная искра) и конденсатор Керра получают напряжение от одного источника тока. Как только произошел пробой газа между электродами (искра) и возник связанный с этим пробоем импульс света, начинает постепенно исчезать эффект Керра, что вызвано релаксацией дипольных моментов. молекул. Системой зеркал можно удлинить путь от источника света до ячейки Керра. Опыты показали, что, пока свет проходит расстояние 400 см, все следы двойного лучепреломления успевают исчезнуть. Отсюда была найдена инерционность процесса, характеризуемая средним временем х 10 с. В последующих прецизионных опытах было учтено время пробоя газа и была установлена еще меньшая инерционность эффекта (г Г 10 с). Таким образом, открылась возможность создания практически безынерционного оптического затвора и тем самым были заложены основы физики очень быстрых процессов ( нано-секундная техника 1 не = 10 с).. За последнее время эта техника приобрела особое значение в связи с возможностью получения очень больших мощностей светового потока в лазерах. Действительно, если возбудить в твердотельном лазере импульс света с энергией 10 Дж и продолжительностью 10" с, то мощность такого импульса составит 10 кВт. Если же с помощью какого-либо быстродействующего устройства (например, ячейки Керра) заставить высветиться эту систему за время порядка 10 с, то мощность импульса составит уже 1 ГВт. Такие гигантские импульс обладают некоторыми совершенно новыми физическими свойствами. Использование подобных сверхмощных световых потоков играет большую роль в области бурно развивающейся нелинейной оптики, а также при решении различных технических задач. [c.123]

Борн (1916 г.) дополнил теорию Ланжевена, приняв во внимание возможность существования молекул со значительным постоянным электрическим моментом, направление которого может не совпадать с направлением наибольшей поляризуемости. В таком случае молекула ориентируется внешним поле.м так, что по направлению внешнего поля стремится установиться ее постоянный момент, а направление наибольшей поляризуемости (т. е. наибольшей диэлектрической проницаемости) может составить заметный угол с направлением внешнего поля (играющим роль оптической оси). В зависимости от взаимного расположения этих двух направлений вещество может характеризоваться положительным или отрицательным значением постоянной Керра В. В частности, если направление максимальной поляризуемости совпадает с направлением постоянного момента, то В > 0 если они взаимно перпендикулярны, то В < 0. При некотором промежуточном положении В может равняться нулю, т. е. вещество не обнаруживает явления Керра. Отсюда понятно, почему вещества с близкими электрическими моментами и не сильно различающимися поляризуемостями (показателями преломления) могут очень сильно отличаться по отношению к эффекту Керра. Так, метилбромид имеет постоянную Керра, в сотни раз большую, чем метиловый спирт, хотя электрические моменты их и поляризуемости отличаются незначительно. [c.533]

Еще более короткие последействия (до 10 с) можно измерять с помощью флуорометра Гавиола (рис. 39.9). Метод основан на применении эффекта Керра, который для времени 10 —10 с практически безынерционен. Две установки Керра и управ- [c.757]

Оптические квантовые генераторы оказали и, несомненно, будут оказывать в дальнейшем значительное влияние на развитие оптики. Изучение свойств самих лазеров существенно обогатили наши сведения о дифракционных и интерференционных явлениях (см. 228—230). Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние — описаны в главе XXIX выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация (см. 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света (см. 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект (см. 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул (см. 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света (см. 152) сведения о других будут изложены в 224 и в гл. ХК1. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60-е годы и продолжают быстро развиваться. [c.770]

До обнаружения обсулгдаемого явления (1966 г.) наиболее короткие световые импульсы, получающиеся нелазерными методами, формировались из непрерывного излучения с помощью электрооп-тических затворов, основанных на эффекте Керра. Наименьшая длительность импульсов составляла примерно с, т. е. была на несколько порядков больше, чем у лазерных импульсов, описанных выше. [c.813]

Другим примером искусственной анизотропии является анизотропия, возникающая в веществе под влиянием внещнего электрического поля. Этот вид анизотропии был открыт в 1875 г. Керром и носит название эффекта Керра. Вначале двойное лучепреломление в электрическом поле было обнаружено в твердых диэлектриках при помещении их между пластинками заряженного конденсатора. Однако было сомнение в том, что электрическое поле в данном случае играет косвенную роль и двойное лучепреломление появляется в результате механической деформации, вызванной полем (явление электрострикции >). Непосредственное влияние электрического поля было установлено после того, как явление двойного лучепреломления было обнаружено в жидкостях, в которых статическое сжатие не вызывает оптической анизотропии. Впоследствии (1930) двойное лучепреломление под действием электрического поля было найдено в парах и газах. Хотя эти измерения гораздо сложнее, чем измерения в жидкостях, поскольку эффект мал, однако теория эффекта Керра применима к ним с меньщнми допущениями. [c.65]

Теорию эффекта Керра разработали Ланжевен (1910) и Борн (1918). В основе теории лежит представление об оптической анизотропии молекул жидкости или газа, т. е. о различной поляризуемости молекул по разным направлениям. [c.66]

При исследовании эффекта Керра важен вопрос о длительности тех процессов, которые приводят к возникновению или исчезновению двойного лучепреломления. Схема опыта Абрагама и Лемуана (1899), позволяющего измерить время, в течение которого молекулы успевают ориентироваться во внешнем электрическом поле, приведена на рис. 19.3. [c.68]

Таким образо.м, время, в течение которого устанавливается или пропадает двойное лучепрело.мление в электрическом поле, позволяет использовать ячейку Керра в качестве практически безынерционного оптического затвора. Это свойство эффекта Керра нашло применение как на практике, так и в лабораторных исследованиях. В частности, ячейка Керра использовалась в опытах по измерению скорости света, а в последнее время она с успехом была применена для получения мощных импульсов света в твердотельных лазерах. [c.69]

Теория эффекта Коттона — Мутона аналогична теории эффекта Керра. Вещество в магнитном поле становится анизотропным вследствие ориентации анизотропно поляризующихся молекул (ориентационная теория Лан-жевена — Борна), а также вследствие непосредственного влияния поля на оптическую поляризуемость молекул. [c.70]

Существует несколько причин такого изменения показателя преломления. В нелинейной среде из-за элект-рострикции световая волна приводит к изменению постоянного давления. В результате действия электрострик-ционного давления изменяется плотность, а следовательно, и показатель преломления среды. В жидкостях с анизотропными молекулами электрическое поле мощной световой волны оказывает ориентирующее действие на молекулы. При этом среда становится двоякопреломля-ющей и в показателях преломления для обыкновенной и необыкновенной волн появляются добавки, пропорциональные в первом приближении квадрату амплитуды поля. Данное явление подобно эффекту Керра (см. 19.2). Показатель преломления всегда изменяется в результате нагревания среды, вызванного поглощением излучения. [c.309]

В общем случае в разложении поляризации по степеням поля необходимо учитывать также низкочастотные поля. Большинство нелинейных эффектов связано с членами ряда, пропорциональными квадрату и кубу амплитуды электрического поля. Квадратичная поляризация обусловливает существование таких эффектов, как генерация второй гармоники, оптическое выпрямление, линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) и параметрическая генерация. К эффектам, обязанным своим существованием поляризации, кубичиой по полю, откосятся геиерация третьей гармоники, квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), двухфотонное поглощение, вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэ-ка и вынужденное ралеевское рассеяние. [c.860]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...