Ефект Керра

Ефект Керра — явище зміни показника заломлення в електричному полі. Ефект проявляється здебільшого як виникнення подвійного променезаломлення. Розрізняють електро-оптичний ефект Керра, коли показник заломлення змінюється в постійному зовнішньому електричному полі, і оптичний ефект Керра, коли показник заломлення змінюється в електричному полі самої елекромагнітної хвилі. Величина зміни показника заломлення в ефекті Керра пропорційна квадрату електричного поля, тому електро-оптичний ефект Керра часто називають квадратичним електро-оптичним ефектом.

Ефект названо на честь шотландського фізика Джона Керра, який відкрив його у 1875 році.

Закон Керра

При виникненні подвійного променезаломлення різиця між показниками заломлення незвичайної та звичайної хвилі задається формулою:

$n_e - n_0 = \lambda K E^2$,

де $\lambda$ - довжина хвилі, K - характерна для середовища стала, яку називають сталою Керра, E - напруженість електричного поля.

Якісний опис

Під впливом зовнішнього постійного або змінного електричного поля в середовищі може спостерігатися подвійне променезаломлення, внаслідок зміни поляризації речовини. Нехай коефіцієнт заломлення для звичайного променя дорівнює $n_o$ , а для незвичайного - $n_e$ . Розкладемо різницю коефіцієнтів заломлення $n_o-n_e$ , як функцію зовнішнього поля $E$ , за степенями $E$ . Якщо до накладення поля середовище було неполяризоване і ізотропне, то $n_o-n_e$ має бути парною функцією $E$ (при зміні напрямку поля ефект не повинен міняти знак). Значить, в розкладі за степенями $E$ повинні бути присутні члени лише парних порядків, починаючи з $E^2$ . У слабких полях членами вищих порядків можна знехтувати, в результаті чого

$n_e-n_o = k \vec{E}^2.$

Ефект Керра зумовлений, головним чином, гіперполяризованістю середовища, що відбувається в результаті деформації електронних орбіталей атомів або молекул або внаслідок переорієнтації останніх. Оптичний ефект Керра є дуже швидким, оскільки в твердих тілах може відбутися тільки деформація електронної хмари атома.

Кількісна теорія

Кількісна теорія для газів була побудована Ланжевеном в 1910 році.

Параметром речовини, який характеризує можливість спостереження в даній речовині ефекту Керра, є сприйнятливість третього порядку, оскільки ефект пропорційний напруженості електричного поля в третьому степені (у наведеному вище рівнянні електричне поле - поле світлової хвилі).

Дивіться також

• Ефект Поккельса
• Ефект Фарадея
• Нелінійна оптика

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.