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]

Коэффициент Керра для газов меньше, чем для жидкостей. Это видно из табл. 6, и 7, в которых представлены данные при длине волны Я = 5460 А. [c.290]

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

Согласно Ланжевену, коэффициент Керра для неполярных газов [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]

Ячейка Керра нашла свое применение в качестве безынерционного затвора в звуковом кино, в телевидении, при определении ско- [c.291]

Соответствующие теоретические расчеты показывают , что постоянная Керра является функцией величин Qi, а,,, Яц. [c.317]

Итак, используя выражения (13.11), (13.13) и (13.14), можно на основе измерений показателя преломления, постоянной Керра и коэффициента деполяризации рассчитать все три главные поляризуемости молекул газа и пара. [c.317]

Явление самофокусировки может привести к сжатию пучка конечного диаметра в тонкую нить. Это явление особенно заметно в жидкостях с большой постоянной Керра. [c.401]

Яркость 12 Ячейка Керра 289 Ячейка Поккельса 288 [c.429]

Чем точнее определяется момент выхода и возвращения сигнала, тем меньшей можно сделать длину оптического пути при той же погрешности в измерении скорости. Поэтому применение различных оптических затворов (например, практически безынерционной ячейки Керра см. гл. 3) позволяет использовать [c.45]

Такой эффект был объяснен Борном, дополнившим исходную теорию явления, развитую Ланжевеном. В теории Ланжевена предполагалось возникновение и выстраивание наведенных электрическим полем (индуцированных) дипольных моментов, тогда как в дополнении Борна учитывалась также ориентация постоянных дипольных моментов, которыми обладают некоторые жидкости. Знак постоянной Керра обусловлен относительной ролью этих двух физических процессов. [c.122]

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]

Рис. 10.16. Современный деления скорости света щнй от источника 5, подвергается амплитудной модуляции в ячейке Керра /С, затем поступает через линзу Ц на зеркало М и, отражаясь от него, через линзу La — на фотоэлектрический индикатор D. С помощью генератора радиочастотных колебаний G чувствительность фотоэлемента также модулируется синхронно с модуляцией интенсивности света в ячейке"" Керра.

В последнее время вместо вращающегося колеса с успехом применяют другие, более совершенные методы прерывания света. Наилучшие результаты получены с помощью конденсатора Керра (см. 152), Б котором наложение быстропеременного поля дает возможность производить до 10 прерываний в секунду. Это позволяет значительно улучшить точность результатов или сильно сократить длину базиса D. Так, в опытах Андерсона (1937 г.) длина базиса D составляла всего лишь 3 м, т. е. вся установка помещалась на лабораторном столе. Многочисленные усовершенствования в методах регистрации, использовавшие современные достижения радиотехники и электроники, позволили чрезвычайно сильно повысить точность измерений. [c.424]

Двойное лучепреломление в электрическом поле (явление Керра) [c.527]

Наряду со знаменитым явлением Фарадея (вращение плоскости поляризации в магнитном поле, 1846 г.), которое было первым исследованным магнитооптическим эффектом, явление Керра сыграло важную роль в обосновании электромагнитной теории света. В более поздние годы (1930 г. и позже) удалось наблюдать двойное лучепреломление под действием электрического поля в парах и газах. Измерения эти гораздо труднее измерений з жидкостях вследствие малости эффекта, зато теория явления приложима к ним с меньшими оговорками. [c.528]

Для большинства жидкостей Пе > Пд, т. е. Б > 0 их анизотропия соответствует анизотропии положительного кристалла. Есть, однако, жидкости, для которых В << 0 (например, этиловый эфир, многие масла и спирты). Численные значения постоянной Керра для разных веществ весьма различны. Максимальным значением В среди всех известных веществ обладает нитробензол, для которого приблизительно В = 2-10 СГСЭ ). Таким образом, если, например, на обкладки конденсатора длиной / = 5 см с расстоянием между ними с1 = мм наложена разность потенциалов в 1500 В, т. е. напряженность поля равна 15 000 В/см = 50 СГСЭ, то разность фаз в нитробензоле достигает иными словами, такой конденсатор Керра действует, как пластинка в четверть волны. Понятно, что нетрудно обнаружить гораздо меньшую разность фаз, и, следовательно, опыты с нитробензолом не наталкиваются на какие-либо трудности, связанные с чувствительностью. Поэтому нитробензол находит себе широкое применение во всех технических устройствах. [c.529]

Мы оставляем в стороне некоторые материалы (например, коллоидный раствор одного сорта глины, так называемого бентонита), для которых постоянная Керра может достигать значений, в 10 раз больших. Эти материалы представляют некоторый интерес для техники. [c.529]

Постоянная Керра увеличивается при уменьшении длины волны (дисперсия) и сильно уменьшается при повышении температуры. [c.530]

В. Явление Керра, вызванное электрическим полем мощного импульса света. Выше речь шла о возникновении двойного лучепреломления в изотропной среде под действием постоянного электрического поля. Такое же явление наблюдается и в переменном электрическом и даже в поле световой волны. [c.531]

Коэффициент Керра. Коэффициент Керра для разных образцов может быть положительрп 1м или отрицательным. Для данного образца коэффициент Керра не является постоянной величиной, а зависит от температуры и длины волн. [c.290]

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]

Ячейки Керра применяются и в лазерной технике при генерации гигантских импульсов . Для этой цели затвор Керра помещается между одним из зеркал резонатора и торцом рубина. При включении ячейки Керра самовозбуждение затрудняется, что приводит к увеличению разности заселенности уровней (т. е. возбужденных атомов), необходимых для возникновения генерации. Затем, выключив ячейку Керра, можно получить мощ1юе излучеиие — гигантские импульсы . Например, используя ячейку Керра, можно заставить вьтсветиться импульс света с энергией К) Дж, генерируемый в твердотельном лазере за время порядка 10 с при этом высвечивается мощность 10 Вт = 1 ГВт. [c.292]

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]

Анизотропия в электрическом поле. Возникновение анизотропии в электрическом поле было обнаружено Керром в 1875 г. и с тех пор широко используется в технике эксперимента. В настоящее время явление Керра хорошо исследовано как экспериментально, так и теоретически. Это оказалось возможным благодаря тому, что эффект наблюдается в веществах, находящихся в жидком и даже газообразном состоянии, а их изучение несравненно проще изучения твердого тела. Схема опыта относительно проста (рис. 3.10). Между двумя скрещенными поляризаторами Pi и / 2 располагают плоский конденсатор. Между пластинами конденсатора помещают кювету с жидким нитробензолом — веществом, в котором изучаемый эффект весьма велик. При включении напряжения происходит поляризация молекул нитробензола и их выстраивание. Так создается анизотропия вещества с преимущественным направлением (оптической осью кназикрис-талла) вдоль вектора напряженности электрического поля. Так же как и при механической деформации, излучение становится эллиптически поляризованным и частично проходит через второй поляризатор, скрещенный с первым, т.е. установленный так, чтобы не пропускать линейно поляризованный свет. Опыт дает Ап = н,, — п = КЕ , где К — некая константа, как правило, положительная. Однако для некоторых веществ К оказывается меньше О (это значит, что /г > п , т.е. образуется отрицательный квазикристалл). [c.122]

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]

Электронные пучки легко модулировать, поэтому электронный преобразователь может быть использован в качестве модулятора или оптического затвора, менее инерционного, чем лаж(, ячейка Керра. Работает такой затвор с малыми энергетическими потерями, а часто даже с усилением потока электронов. Следует иметь в виду, что описываемое устройство не является чисто оптической системой — электронные пучки можно усиливать различными способами, поэтому яркость на выходе з.яектронного преобразователя может заметно превосходить яркость оптического изображения на его входе. Современные ЭОП с сурьмяноцезиевым фотокатодом позволяют увеличивать яркость изображения в 20 раз. При некотором усложнении электронной схемы может быть проведена временная развертка исследуемых сигналов. При этом временное разрешение достигает значений 10 с. Надо думать, что приборы подобного типа в ближайшем будущем будут широко использовать в научном эксперименте и при решении различных технических задач. [c.444]

Рис. 10.17. Измерение с Вергстрандом осно.1 вывается на методе фазочувствительного ин дикатора и похоже на опыт, иллюстрируемый приводимыми здесь графиками (см. рис. 10.16). Интенсивность света, поступающего от источника в ячейку Керра, постоянна а), но свет, выходящий из ячейки Керра, модулирован б). Передвигая зеркало М, можно изменять время прохождения светом пути от К до D, так что свет поступает в D, как показано на оис. 10.17 (в). Есл мы чуть-чуть отодвинем М, свет поступит позднее (г). Чем дальше отодвинуто М, тем еще позднее поступит свет д ж). Теперь предположим, что чувствительность индикатора модулируется, как показано здесь (э). Сигнал от индикатора возникает только тогда, когда этот индикатор обладает чувствительностью и при этом на него поступает свет. В результате мы получаем график а ) чувствительности индикатора к световому сиг-> налу а). Для светового сигнала б) мы имеем падающий свет и чувствительность индикатора совпадают по фазе (б ). Для светового сигнала в) имеем в ). Для светового сигнала г) разность фаз между падающ-им светом и чувствительностью индикатора равна 180 , т. е. их фазы противоположны, и поэтому сигнал индикатора обращается в нуль (г ). Для светового сигнала 5) имеем д ). Когда мы непрерывно изменяем положение зеркала М, получается следующий график среднего по времени величины сигнала индикатора (е ). Расстояние между двумя соседними максимумами на этой кривой соответствует изменению длины пути света на 2Д1. вызванному перемещением зеркала М 2ДЬс= = l/Vp q следовательно, с 2 где Vp -

Вместе с тем явление Керра нашло за последние годы ряд чрезвычайно важных научных и научно-технических применений, осгю-ванных на способности его протекать практически безынерционно, т. е. следовать за очень быстрыми переменами внешнего поля. Таким образом, и по теоретической, и по практической ценности явление двойного лучепреломления в электрическом поле принадлежит к числу крайне интересных и важных. Как уже упоминалось (см. 2), о желательности постановки подобных опытов писал еще Ломоносов (1756 г.) о неудаче попытки обнаружить, влияет ли электризация на преломляющую способность жидкости, сообщает Юнг (1800 г.) и лишь в 1875 г. были выполнены опыты Керра, надежно установившие явление. Керр показал, что многие жидкие диэлектрики становятся анизотропными под действием электрического поля. Опыты с жидкими диэлектриками имеют решающее значение, ибо для жидких веществ деформация, могущая возникнуть под действием электрического поля (электрострикция), не вызывает двойного лучепреломления ), так что в опытах с жидкостью мы имеем электрооптические явления в чистом виде. Описанный Керром эффект стал первым доказательством того, что оптические свойства вещества могут изменяться под влиянием электрического поля. [c.528]

Для других жидкостей постоянная Керра значительно меньше например, для хлорбензола она равна 10-10" , для воды 5-10" , для сероуглерода 3,5-10" , для бензола 0,5-10" СГСЭ. Еще меньше постоянная Керра для газов. Так, для парообразного сероуглеро,дз [c.529]

Из приведенных данных, относящихся к длине волны X = = 546,0 нм (зеленая линия), видно, насколько трудно исследование явления Керра в газах. В первых измерениях этого рода применялся конденсатор с длиной пластин 50 см и с расстоя,нием между ними около 4 мм, на которые накладывалась разностР потенциалов [c.530]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...