КЕРРА ЭФФЕКТ

Квадратичный электрооптич. эффект, возникновение двойного лучепреломления в оптически изотропных в-вах (жидкостях, стёклах, кристаллах с центром симметрии) под воздействием однородного электрич. поля. Открыт шотл. физиком Дж. Керром (J. Kerr) в 1875. Помещённое в электрич. поле изотропное в-во становится анизотропным, приобретая св-ва одноосного кристалла (см. КРИСТАЛЛООПТИКА), оптич. ось к-рого направлена вдоль поля.

Схема установки для наблюдения эффекта Керра.

Возможная схема наблюдения К. э. изображена на рисунке. Между скрещёнными поляризатором П и анализатором А находится ячейка Керра (плоский конденсатор, заполненный прозрачным изотропным в-вом). В отсутствии электрич. поля свет преобразуется в линейно поляризованный в призме П и полностью гасится призмой А, не проходя к наблюдателю. При наложении электрич. поля линейно поляризованная световая волна в в-ве распадается на две, поляризованные вдоль поля (необыкновенная волна) и перпендикулярно полю (обыкновенная волна). Эти волны имеют в в-ве разл. скорости распространения, вследствие чего выходящий из среды свет оказывается эллиптически поляризованным и частично проходит через анализатор. Помещая перед ним компенсатор К, можно исследовать свет, прошедший ячейку Керра. Величина двойного лучепреломления Dn пропорц. квадрату напряжённости электрич. поля Е:

Dn= nkE2,

где n — показатель преломления вещества в отсутствии поля, k — постоянная Керра. Постоянной Керра иногда наз. также величину B=nk/l (l — длина световой волны). Постоянная Керра может быть положительной и отрицательной. Её величина зависит от агрегатного состояния в-ва (для газов k=10 -15 ед. СГСЕ, для жидкостей k=10-12 ед. СГСЕ), темп-ры (с увеличением темп-ры постоянная Керра уменьшается), а также от структуры молекул в-ва.

Объяснение К. э. было дано франц. физиком П. Ланжевеном (1910) и нем. физиком М. Борном (1918). Электрич, поле ориентирует молекулы в-ва, обладающие дипольным моментом, вдоль поля,— ориентационный К. э., и индуцирует дипольный момент в молекулах (или атомах), не обладающих собственным дипольным моментом, поляризационный К. э. (см. ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ). В результате этого показатели преломления (и, следовательно, I скорости распространения в в-ве световых волн, поляризованных вдоль и поперёк Е) становятся различными, и возникает двойное лучепреломление.

В перем. электрич. поле величина ориентационного К. э. зависит от соотношения между частотой поля и скоростью ориентационной релаксации молекул (=109 с-1). Инерционность поляризационного К. э. ограничена временами =10-13 с. Поэтому при частотах электрич. поля вплоть до 109—1013 Гц интенсивность света, проходящего через анализатор А, будет обнаруживать модуляцию на удвоенной частоте (из-за квадратичности эффекта), а ячейка Керра будет работать как модулятор светового потока. Следствием квадратичности К. э. явл. также возникновение пост. составляющей двупреломления в перем. электрич. поле. Этот факт лежит в основе т. н. оптического К. э.— возникновения двупреломления под действием поля мощного (как правило, лазерного) оптич. излучения.

Магнитооптический К. э. состоит в том, что плоско поляризов. свет, отражаясь от намагниченного ферромагнетика, становится эллиптически поляризованным, при этом большая ось эллипса поляризации поворачивается на нек-рый угол по отношению к плоскости поляризации падающего света (см. МЕТАЛЛООПТИКА). Это магнитооптическое явление — имеет природу, сходную с Фарадея эффектом, и объясняется квантовой теорией.