Efectul Kerr. Anizotropia optică artificială

Efectul Kerr reprezintă un set de trei fenomene. Iar primul și al treilea fenomen din 1875 au fost descoperite de J. Kerr. Acesta este așa-numitul efect electro-optic. În 1876, același om de știință a descoperit efectul magneto-optic. Ca rezultat, acest efect a fost revelat, care a devenit analog celui electro-optic. Sa comportat în câmpuri optice puternice în același mod. A început să se numească optică.

clasificare

Efectul Kerr este împărțit în două tipuri:

• magneto;
• lumină optică.

Să luăm în considerare fiecare dintre ele în detaliu.

Efect electro-optic

Orice izotrop (gaz, lichid sau sticlă) optice Mediul, care a fost plasat anterior într-un câmp electric, este transformat într-un mediu anizotrop care posedă proprietățile unui cristal uniaxial. În acest caz, este necesar să se ia în considerare caracteristicile. Axa optică a unui astfel de cristal are o direcție longitudinală. Cu alte cuvinte, este situat de-a lungul câmpului electric.

Pentru a detecta efectul Kerr, este necesar să treci printr-un polarizator (de exemplu, poate fi o prismă Nicol) lumină monocromatică. După aceea, trimiteți-l în zona unui condensator plat umplut cu o substanță izotropă.

Funcția polarizatorului constă în transformarea luminii naturale polarizate într-un fascicul, dar într-un mod liniar.

Ce se întâmplă dacă se schimbă condițiile? Dacă nu este conectată o tensiune la condensator, atunci polarizarea fasciculului luminos rămâne aceeași, iar fluxul luminos în sine se descompune în a doua prismă a lui Nicolas. Poziția elementelor contează, de asemenea. Prisma Nicholas este desfăcută în unghi drept față de primul, adică sunt perpendiculare între ele. Indicele de refracție este luat în considerare.

Dacă tensiunea este conectată, atunci procesul de polarizare a luminii transmise împarte undele luminoase, la rândul său, în două părți componente. Ele se dovedesc a fi polarizate într-un val extraordinar orientat longitudinal. Ambele părți sunt la un unghi de 90 °^despre la valul obișnuit, dar se mișcă cu viteze diferite.

Aceasta asigură diferența de fază dintre mișcările vibraționale ale undelor, atât cele obișnuite cât și cele extraordinare. Prin urmare, fluxul de lumină total (rezultat) trece parțial prin aparatul de analiză. Ea devine polarizată, eliptică.

Ce se întâmplă dacă, în intervalul dintre un număr de analizor localizat și celula Kerr instalată, plasați compensatorul? De asemenea, este posibil să se obțină efectul rambursării complete a fluxului de lumină de către analizor. Aceasta se datorează faptului că compensatorul convertește polarizarea luminii eliptice într-un val liniar polarizat. Ce este anizotropia optică artificială? Să vorbim despre asta mai târziu.

Explicația acestei proprietăți

Acesta a fost propus pentru prima dată în 1910, Langevin, și apoi în 1918 Born. Cu toate acestea, studiile nu depind una de alta. Punctul lor de vedere este că eforturile lor de câmp electric încearcă să se extindă substanțe cu molecule mici, în așa fel încât direcțiile lor de momentele (electrice și dipol) devin aliniate de-a lungul direcției câmpului electric E. În plus, în timp ce în câmpul electric, momentele ale moleculelor nu face numai se transformă direcția sa, dar ambele au momente suplimentare de dipol. De exemplu, în moleculele de gaze în absența unui astfel de câmp electric nu există nici unul.

Cum influențează acest factor refracția?

Ca rezultat, se formează în mod diferit (într-o direcție de-a lungul și de-a lungul) fluxuri de grinzi de lumină.

Trebuie remarcat faptul că, pe măsură ce crește temperatura, procesul de schimbare a direcției încetinește, deoarece se descoperă un efect împiedicând mișcarea termică asupra orientării atomilor și moleculelor.

Prin urmare, măsurând în mod constant valorile cantităților utilizate, este posibil să se stabilească polarizarea elipsoidală a opticii. Acest lucru ne permite, de asemenea, să identificăm componentele structurale ale acestor molecule și ale particulelor atomice.

În plus, efectul Kerr va depinde și de alți indicatori. În primul rând, aceasta este rata de reorientare a particulelor moleculare și atomice. Se știe că un astfel de indice al unui lichid molecular scăzut are o valoare numerică suficient de mare. Asta e efectul electro-optic quadratic.

Efectul magneto-optic

Efectul magnetic-optic este una dintre proprietățile de bază ale magneto-opticelor. Cu alte cuvinte, ea reflectă rezultatul acțiunii unui mediu magnetizat asupra unor astfel de proprietăți ale unui fascicul de lumină ca gradul de intensitate și capacitatea de a polariza. În acest caz, lumina ar trebui să fie reflectată de pe întreaga suprafață a mediului.

Acest efect a fost descris de Kerr în 1876 atunci când a efectuat un experiment folosind lumina reflectată dintr-o suprafață pre-lustruită a unui magnet.

Care este esența lui? Acesta constă în faptul că are loc conversia ploskoorientirovannogo fascicul polarizat de lumină de la suprafața materialului feromagnetic, magnetizată anterior într-o polarizată, ci sub forma unei elipse.

Ce se întâmplă în acest caz? În același timp, cea mai mare componentă axială a elipsei polarizate se abate de la un unghi de la planul de polarizare a fasciculului incident al fasciculului luminos.

Semnificația acestei descoperiri și a aplicării ei

De fapt, este cel de-al treilea efect magnetic-optic descoperit de Kerr, utilizat în întregime pentru a studia și studia structurile electronice ale acelor metale și aliaje care au proprietăți feromagnetice. Aceste substanțe sunt capabile să atragă obiecte de o anumită compoziție. Pur și simplu, sunt magneți simpli. Acesta poate fi, de asemenea, utilizat pentru a determina baza (domeniul) ferromagnetilor si componentele celui mai superficial localizat strat al unui obiect metalic lustruit.

Sunt determinate relațiile dintre magnitudinea efectului Kerr și proprietățile de bază care caracterizează sistemul optic care sunt în contact strâns cu suprafața adiacentă a magnetului mediului. De exemplu, o creștere a valorii efectului este posibilă atunci când este aplicată stratului superior al dielectricului. În plus, putem obține o imagine mai pronunțată a cercetării.

Legea

Legea Kerr arată astfel:

n_e minus- n_o = Blambda-₀E²,

în cazul în care:

lambda-₀ - lungimea în vid a unui val de lumină;

B este constantă Kerr, în funcție de natura substanței, lungimea de undă a lambda-₀ și temperatura.

Pentru majoritatea substanțelor, B> 0.

Care este baza anizotropiei optice artificiale?

Dubla refracție poate fi în medii anizotrope naturale. Cu toate acestea, există diferite metode de obținere a acesteia.

Substanțele opot izotropice sunt transformate în substanțe optic anizotrope atunci când acționează asupra:

• compresie sau întindere pe o singură parte (cristale ale sistemului cubic, sticlă etc.);
• câmp electric (efect Kerr, lichid, corp amorf, gaz);
• câmp magnetic (lichid, sticlă, coloid).

În aceste cazuri, substanța devine un cristal uniaxial, axa optică începe să coincidă cu deformarea, câmpul electric sau magnetic.