[拼音]:Ke’er xiaoying

[外文]:Kerr effect

指与电场二次方成正比的电感应双折射现象。放在电场中的物质,由于其分子受到电力的作用而发生取向(偏转),呈现各向异性,结果产生双折射,即沿两个不同方向物质对光的折射能力有所不同。这一现象是1875年J.克尔发现的。后人称它为克尔电光效应,或简称克尔效应。

在外电场作用下,液体就成为光学上的单轴晶体,其光轴同电场方向平行。通常的作法是:把液体装在玻璃容器中,外加电场通过平行板电极作用在液体上,光垂直于电场方向通过玻璃容器,以观察克尔效应。这种装置称为克尔盒。这时两个主要折射率n0与ne,分别称为正常与反常折射率。容器中的液体称为正或负双折射物质,取决于ne-n0值的为正或负。

入射光通过克尔盒后,分裂成两个分别以相速с/n0与с/ne传播的线偏振光(с是真空中的光速),其偏振方向(电向量方向)分别与外加电场垂直或平行。相速之差引起这两个偏振光之间的相位差δ。如果入射光是波长为λ0的单色光,则

式中x是光通过电场作用下媒质的程长,即平行板电极的长度。

克尔由实验发现:ne-n0=Bλ0E-2,这里E是电场强度,B是和材料特性有关的常数,称为克尔常数。克尔常数与绝对温度T成反比。用标准的光学方法,可由实验确定出材料的克尔常数。如果λ0以厘米计,E以静电伏特/厘米计,二硫化碳的克尔常数为3.226×10-7;聚乙醛为-23.00×10-7;硝基苯为+346.0×10-7。

在某些晶体中还观察到和电场一次幂成正比的双折射现象,称为泡克耳斯效应。有时泡克耳斯效应掩盖了克尔效应。但在立方晶系或非晶态材料中则只有克尔效应。

克尔效应的主要应用是光电转换。把克尔盒放在两只相互正交的偏振器之间就成为克尔快门,其开关时间约为10-9s。它已用于镭射调制器。

参考书目

F.A.Jenkins and H. E. White,Fundamentals of Optics,4th ed., McGraw-Hill, New York,1976.

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