11.6. Получение циркулярно-голяризованного света в изотропных средах методами искусственной анизотропии ( эффект керра), [8, стр. 447-449]

В 1875 г. Керром было обнаружено явление двойного луче­преломления в органических жидкостях и аморфных диэлектриках, помещенных в электрическое поле. Под действием внешнего электри­ческого поля, молекулы жидкости ориентируются вдоль векторе нап­ряженности поля , и жидкость ведет себя подобно одноосно­му кристаллу (раздел 11.5) с главной оптической осью, расположенной вдоль вектора . При пропускании линейно поляризованного излу­чения с длиной волны ортогонально вектору в жидкос­ти возникает два луча - обыкновенный и необыкновенный и соответствующие им волны и , взаимно ортогональные, сдви­нутые по фазе на

, (рад) (11.19)

где - длина волны в вакууме,

- геометрическая длина диэлектрика,

- напряженность внешнего электрического поля,

- коэффициент пропорциональности.

По определению фазы и с учетом понятия оптической длины пути, имеем:

, (11.20)

если .

Из (11.19) и (11.20) следует, что

. (11.21)

Формула (11.21) отражает суть эффекта Керра, согласно которому, разность абсолютных показателей прелом­ления пропорциональна .

Оптическая схема, для наблюдения эффекта Керра, показана на рисунке 11.9, где I - источник неполяризованного света; 2,3 - поля­ризаторы, 4 - ячейка Керра, представляющая собой сосуд с органической жидкостью, в которую помещен плоский конденсатор 5, с ДЛИНОЙ обкладок равной см. формулу (11.19).

Рисунок 11.9

Если направления колебаний векторов напряженности электри­ческого поля электромагнитных волн в поляроидах 2 и 3 ортого­нальны, а напряжение на конденсаторе 5 отсутствует, оптическая схема не пропускает свет от источника I.

Если же свет после ячейки Керра превращается в циркулярно-поляризованный и проходит через поляризатор 3.

Таким образом, при =0 оптическая схема работает как оптичес­кий затвор.

Быстродействие ячейки Керра максимально для нитробензола ( ) и составляет с, что позволяет ее использовать в оптических модуляторах.

Искусственное двойное лучепреломление можно создать также путем деформации изотропного твердого тела [11]. В этом случае главная оптическая ось в возникшем одноосном псевдомонокристалле расположена вдоль направления деформации сжатия (растяжения), а линейно-поляризованная волна, проходящая через диэлектрик оказы­вается циркулярно-поляризованной. Разность фаз между волнами и :

, (11.22)

где - толщина диэлектрика в направлении распространения све­та,

- механическое напряжение,

Μ - коэффициент пропорцио­нальности.

Искусственное двойное лучепреломление обнаруживается и в случае помещения некоторых изотропных диэлектриков во внешнее магнитное поле. Линейно-поляризованное излучение в данном случае превращается в циркулярно-поляризованное, если свет распростра­няется ортогонально вектору напряжённости внешнего поля , a величина разности фаз между волнами и составляет

, (11.23)

где С - постоянная циркулярной поляризации в магнитном поле.