Эффект Керра объединяет три явления, два из которых открыты Керром в 1875-1876 г. (электрооптический и магнитооптический). В сильных электромагнитных полях, с помощью лазера, наблюдается оптический эффект Керра.
1. Электрооптический эффект Керра
Квадратичный электрооптический эффект возникает в результате двойного лучепреломления в оптических изотропных средах (газах, жидкостях, кристаллах с центром симметрии, стеклах и т.д.) под действием внешнего электрического поля. Оптически изотропная среда, помещенная в электрическое поле, становится анизотропной и приобретает свойства одноосного кристалла, оптическая ось которого направлена вдоль вектора 
этого поля.
Эффект Керра объясняет возникновение электронной поляризации в походящем через среду линейно-поляризованного света.
Между скрещенными поляризатором П и анализатором А находится ячейка Керра, плоский конденсатор, заполненный прозрачным изотропным веществом (рис. 4.14).
Плоскость поляризации падающего на ячейку света составляет угол 450 с направлением вектора 
электрического поля.
|
Рис. 4.14 |
В отсутствии электрического поля свет не проходит через анализатор (поляризатор и анализатор скрещены).
Наведенная электрическим полем искусственная оптическая анизотропия вещества приводит к возникновению обыкновенного и необыкновенного лучей. Из-за различия скорости их распространения между ними возникает разность фаз Dj и, в результате интерференции на выходе из вещества, получаем эллиптически поляризованный свет.
О величине эффекта судят по интенсивности прошедшего через анализатор света, регистрируемого фотоприемником ФП.
Разность фаз
Dj=
, (4.12)
где d - размер ячейки Керра; В - постоянная Керра.
Теория этого явления описана Ланжевеном и Борном.
Согласно квантовой теории действие электрического поля на вещество сводится к изменению энергий и волновых функций квантовых состояний, отвечающих за оптические свойства среды.
Эффект Керра характеризуется малой инерционностью, время релаксации t~10-11-10-12 с, что используется при создании быстродействующих оптических затворов, применяемых в лазерной технике и скоростной фотографии.
В твердых телах (кристаллах и стеклах), кроме истинного эффекта Керра, вызванного электронной поляризацией вещества, наблюдается также квадратичный электрооптический эффект, связанный с деформацией вещества из-за электрострикции.
Этот эффект характеризуется большим временем релаксации.
2. Оптический эффект Керра
Четность эффекта Керра (зависимость лишь от четных степеней Е) дает возможность наблюдать постоянную составляющую эффекта и в переменных электрических полях. Реализация этой возможности наиболее эффективна в сильных (лазерных) полях оптической частоты.
В оптическом эффекте Керра явления, влияющие на возникновение анизотропии под действием высокочастотного поля, определяют не дипольные, а ориентационные и поляризационные механизмы.
3. Магнитооптический эффект Керра
В зависимости от ориентации вектора намагниченности ферромагнетика 
, относительно его отражающей поверхности и плоскости падения светового луча, различают три вида магнитооптического эффекта Керра: полярный, мередиальный и эваториальный (рис. 4.15).
а). Полярный эффект вызывает вращение плоскости поляризации и возникновение эллиптически поляризованной волны отраженной от поверхности падающего линейно поляризованного света (рис. 4.15 , а).
б). При мередиальном эффекте наблюдается линейное изменение интенсивности отраженного света (рис. 4.15, б) при изменении намагниченности вещества.
|
Рис. 4.15 |
Общим для полярного и мередиального эффектов является наличие не равной нулю проекции волнового вектора 
световой волны на направление намагниченности вещества 
.
В этом проявляется некоторое сходство их с эффектом Фарадея, наблюдаемого при прохождении света через намагниченное вещество вдоль направления намагниченности вещества (продольный магнитооптический эффект).
в). Экваториальный магнитооптический эффект Керра наблюдается при расположении вектора намагниченности вещества 
перпендикулярно плоскости падения, т.е. параллельно плоскости отражения (рис. 4.15, в).
Этот эффект вызывает изменение интенсивности и фазовый сдвиг линейно-поляризованного света, отраженного поверхностью магнетика.
4. Электрооптический эффект Поккельса
Линейный электрооптический эффект Поккельса - изменение показателя преломления света в кристаллах, помещенных в сильное электрическое поле
(U ~105 В), пропорциональное Е. В результате в кристаллах возникает двойное лучепреломление или меняется его величина. Эффект наблюдается у пьезоэлектриков.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему