Kerr-efekti edustaa kolmen yhdistelmääilmiöitä. Lisäksi J. Kerr löysi ensimmäisen ja kolmannen ilmiön vuonna 1875. Tämä on ns. Elektro-optinen vaikutus. Vuonna 1876 sama tiedemies löysi magneto-optisen vaikutuksen. Seurauksena paljastui sellainen vaikutus, josta tuli samanlainen kuin sähköoptinen. Hän käyttäytyi vahvoissa optisissa kentissä samalla tavalla. He alkoivat kutsua sitä optiseksi.
luokitus
Kerr-vaikutus on jaettu kahteen tyyppiin:
- magneetti-optinen;
- kevyt optiikka.
Tarkastellaan kutakin niistä yksityiskohtaisemmin.
Sähköoptinen vaikutus
Mikä tahansa isotrooppinen (kaasu, neste tai lasi)optisesti väliaine, joka oli aiemmin sijoitettu sähkökenttävyöhykkeelle, muunnetaan anisotrooppiseksi väliaineeksi, jolla on yksiaksiaalisen kiteen ominaisuudet. Ominaisuuksia kannattaa harkita. Tällaisen kiteen optiikan akselilla on pituussuunta. Toisin sanoen, se sijaitsee sähkökentän varrella.
Для того чтобы обнаружить эффект Керра, polarisaattorin (esimerkiksi se voi olla Nicolas-prisma) läpi on kuljettava monokromaattisen valon virta. Suuntaa sitten isotrooppisella aineella täytetyn litteän kondensaattorin alueelle.
Polarisaattorin tehtävänä on muuttaa luonnollisesti polarisoitunut valo säteeksi, mutta lineaarisesti.
Mitä tapahtuu, jos olosuhteet muuttuvat?Jos kondensaattoriin ei ole kytketty jännitettä, valonsäteen polarisaatio pysyy vastaavasti samana ja itse valovirta vaimenee toisessa Nicol-prismassa. Myös elementtien järjestyksellä on väliä. Nicol-prisma asetetaan suorassa kulmassa ensimmäiseen nähden, eli ne ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden. Taitekerroin otetaan huomioon.
Jos jännite on kytketty, niin ohitettuvaloaallon lineaarinen polarisaatioprosessi on jaettu puolestaan kahteen osaan. Ne osoittautuvat polarisoituneiksi pitkittäissuuntaisen ylimääräisen aallon vaikutuksesta. Tässä tapauksessa molemmat osat ovat 90 asteen kulmassanoin tavalliseen aaltoon, mutta liikkuu eri nopeuksilla.
Tämä antaa oskillaattorin vaihe-eronaaltoliikkeet, sekä tavalliset että poikkeukselliset. Siksi kokonaisvalovirta (tuloksena) kulkee osittain analysaattorin läpi. Se polarisoituu elliptisellä tavalla.
Mitä tapahtuu, jos seuraavan välissäasetetaanko kompensaattori paikannetulla analysaattorilaitteella ja asennettu Kerr-kenno? Analysaattorin avulla on myös mahdollista saavuttaa valovirran täydellinen sammuminen. Tämä johtuu siitä, että kompensaattori muuttaa elliptisen valon polarisaation lineaariseksi polarisaatioaaltoksi. Mikä on keinotekoinen optinen anisotropia? Puhumme tästä lisää.
Tämän ominaisuuden selitys
Langevin ehdotti sitä ensimmäisen kerran vuonna 1910sitten vuonna 1918 Born. Tutkimukset olivat kuitenkin toisistaan riippumattomia. Heidän käsityksensä on, että sähkökenttä yrittää omin voimin kääntää pieniä ainemolekyylejä siten, että niiden suuntamomentit (sähkö ja dipoli) suuntautuvat sähkökentän E suuntaan. Sähkökentän rajoissa molekyylien momentit eivät vain tee käännöksiäsä, vaan niissä syntyy samanaikaisesti myös lisädipolimomentteja. Joten esimerkiksi kaasumolekyyleissä tällaisen sähkökentän puuttuessa niitä ei ole.
Miten taitekerroin vaikuttaa tähän?
Tämän seurauksena muodostuu eri suunnattuja (suunnassa pitkin ja poikki) valonsäteiden virtoja.
On huomattava, että lämpötilan noustessa suunnanmuutosprosessi hidastuu, koska lämpöliikkeen estävä vaikutus atomien ja molekyylien orientaatioon on paljastunut.
Siksi mittaamalla jatkuvasti käytettyjen suureiden arvoja on mahdollista määrittää optiikan ellipsoidinen polarisaatio. Se mahdollistaa myös näiden molekyylien ja atomihiukkasten rakenteellisten komponenttien paljastamisen.
Lisäksi Kerr-ilmiö riippuu myösmuut indikaattorit. Ensinnäkin tämä on molekyyli- ja atomihiukkasten uudelleensuuntautumisnopeus. Tiedetään, että tällaisella alhaisen molekyylipainon nesteen indikaattorilla on melko suuri numeerinen arvo. Tämä on neliöllinen sähköoptinen efekti.
magneto-optinen vaikutus
Magneto-optinen vaikutus onyksi magneto-optiikan tärkeimmistä ominaisuuksista. Toisin sanoen se heijastaa tulosta magnetoidun väliaineen vaikutuksesta sellaisiin valonsäteen ominaisuuksiin kuin sen intensiteetin aste ja kyky polarisoitua. Tässä tapauksessa valon tulee heijastua väliaineen koko pinnalta.
Kerr kuvasi tämän vaikutuksen vuonna 1876 kokeessa, jossa käytettiin esikiillotetusta magneettipinnasta heijastuvaa valoa.
Mikä on sen olemus?Se johtuu siitä, että ferromagneetin pinnalta tuleva tasosuuntainen polarisoitu valonsäde, esimagnetoitu, muuttuu polarisoiduksi, mutta jo ellipsin muodossa.
Mitä tapahtuu? Samanaikaisesti polarisoidun ellipsin suurin aksiaalinen komponentti poikkeaa tulevan valonsäteen polarisaatiotasosta tietyn kulman verran.
Tämän löydön merkitys ja sen soveltaminen
Itse asiassa se oli kolmas Kerrin löytämämagneto-optista efektiä käytetään kokonaisuudessaan niiden metallien ja metalliseosten elektronisten rakenteiden tutkimiseen, joilla on ferromagneettisia ominaisuuksia. Nämä aineet pystyvät houkuttelemaan tietyn koostumuksen omaavia esineitä. Yksinkertaisesti sanottuna ne ovat yksinkertaisia magneetteja. Sitä voidaan käyttää myös ferromagneettien perustan (domainin) ja kiillotetun metalliesineen pinnallisimman kerroksen komponenttien määrittämiseen.
Vaikutuskoon väliset suhteet määritetäänKerr ja optista järjestelmää kuvaavat pääominaisuudet, jotka olivat läheisessä kosketuksessa tutkittavan väliaineen magneetin viereiseen pintaan. Joten esimerkiksi vaikutuksen arvon lisäys on mahdollista, kun sitä levitetään eristeen ylempään kerrokseen. Lisäksi voimme saada myös selkeämmän kuvan tutkimuksesta.
Laki
Kerrin laki näyttää tältä:
ne − nnoin = Bλ0E2,
missä:
λ0 on valon tyhjiöaallonpituus;
B on Kerr-vakio, riippuen aineen luonteesta, aallonpituudesta λ0 ja lämpötila.
Useimmille aineille B > 0.
Mihin keinotekoinen optinen anisotropia perustuu?
Kahtaistaitteisuus voi tapahtua luonnollisessa anisotrooppisessa väliaineessa. Sen hankkimiseen on kuitenkin useita tapoja.
Optisesti isotrooppisista aineista tulee optisesti anisotrooppisia, kun niihin vaikuttavat:
- yksipuolinen puristus tai jännitys (kuutiojärjestelmän kiteet, lasit jne.);
- sähkökenttä (Kerr-ilmiö, neste, amorfinen kappale, kaasu);
- magneettikenttä (neste, lasi, kolloidi).
Näissä tapauksissa aineesta tulee yksiakselinen kide, optinen akseli alkaa yhtyä muodonmuutoksen, sähkö- tai magneettikentän kanssa.
