Efeito Kerr. Anisotropia óptica artificial

O efeito Kerr é uma combinação de trêsfenômenos. Além disso, o primeiro e o terceiro fenômenos em 1875 foram descobertos por J. Kerr. Este é o chamado efeito eletro-óptico. Em 1876, o mesmo cientista descobriu o efeito magneto-óptico. Como resultado, tal efeito foi revelado, que se tornou semelhante ao eletro-óptico. Ele se comportou da mesma maneira em campos ópticos fortes. Eles começaram a chamá-lo de óptico.

Classificação

O efeito Kerr é dividido em dois tipos:

• magneto-óptico;
• luz-óptica.

Vamos considerar cada um deles com mais detalhes.

Efeito eletro-óptico

Qualquer isotrópico (gás, líquido ou vidro)opticamente, o meio, que antes era colocado na zona do campo elétrico, é transformado em um meio anisotrópico com propriedades de um cristal uniaxial. Nesse caso, vale a pena considerar os recursos. O eixo óptico de tal cristal tem uma direção longitudinal. Em outras palavras, ele está localizado ao longo do campo elétrico.

Para detectar o efeito Kerr,é necessário passar um fluxo de luz monocromática através de um polarizador (por exemplo, pode ser um prisma Nicolas). Em seguida, envie-o para a zona de um capacitor plano preenchido com uma substância isotrópica.

A função de um polarizador é transformar naturalmente a luz polarizada em um feixe, mas de forma linear.

O que acontece se as condições forem alteradas?Se nenhuma tensão for conectada ao capacitor, então, consequentemente, a polarização do feixe de luz permanece a mesma, e o próprio fluxo luminoso é atenuado no segundo prisma de Nicolas. A disposição dos elementos também é importante. O prisma Nicolas é implantado perpendicularmente ao primeiro, ou seja, são perpendiculares entre si. O índice de refração é levado em consideração.

Se a tensão estiver conectada, então o passadoNo processo de polarização linear, a onda de luz é dividida, por sua vez, em dois componentes. Eles acabam sendo polarizados por uma onda extraordinária orientada longitudinalmente. Neste caso, ambas as partes estão em um ângulo de 90^o para uma onda comum, mas mova-se em velocidades diferentes.

Isso garante a diferença de fase do oscilatóriomovimentos de ondas, comuns e extraordinários. Portanto, o fluxo de luz total (resultante) passa parcialmente pelo aparelho analisador. Torna-se polarizado, elíptico.

O que acontecerá se, no intervalo entre os próximoslocalizou o dispositivo analisador e a célula Kerr instalada para colocar o compensador? Também é possível obter o efeito de supressão completa do fluxo luminoso pela ação do analisador. Isso se deve ao fato de que o compensador converte a polarização elíptica da luz em uma onda polarizada linearmente. O que é anisotropia óptica artificial? Vamos conversar mais sobre isso.

Explicação desta propriedade

Foi proposto pela primeira vez em 1910 por Langevin, edepois, em 1918 por Born. Ao mesmo tempo, os estudos não dependiam uns dos outros. A opinião deles é que por seus esforços o campo elétrico tenta desdobrar pequenas moléculas de substâncias de tal forma que seus momentos direcionais (elétrico e dipolo) se orientem ao longo da direção do campo elétrico E. Além disso, estando dentro do campo elétrico, os momentos das moléculas não apenas executam voltas em sua direção, mas momentos dipolares adicionais surgem nelas ao mesmo tempo. Assim, por exemplo, em moléculas de gás na ausência de tal campo elétrico, eles estão ausentes.

Como o índice de refração afeta isso?

Como resultado, feixes de raios de luz direcionados de maneira diferente (na direção ao longo e transversalmente) são formados.

Deve-se notar que com o aumento da temperatura, o processo de reversão de direção fica mais lento, uma vez que o efeito dificultador do movimento térmico sobre a orientação de átomos e moléculas foi revelado.

Portanto, medindo constantemente os valores das grandezas utilizadas, é possível estabelecer a polarização elipsoidal da ótica. Também permite identificar os componentes estruturais dessas moléculas e partículas atômicas.

Além disso, o efeito Kerr também dependerá deoutros indicadores. Em primeiro lugar, é a taxa de reorientação das partículas moleculares e atômicas. É conhecido que esse indicador de um líquido de baixo peso molecular tem um valor numérico bastante grande. Isso é o que é o efeito eletro-óptico quadrático.

Efeito magnético-óptico

O efeito magneto-óptico éuma das principais propriedades da magneto-óptica. Em outras palavras, ele reflete o resultado da ação do meio magnetizado sobre propriedades do feixe de luz como o grau de sua intensidade e a capacidade de polarização. Neste caso, a luz deve ser refletida de toda a superfície do meio.

Este efeito foi descrito por Kerr em 1876 em um experimento usando luz refletida de uma superfície de ímã pré-polida.

Qual é a sua essência?Consiste na transformação de um feixe de luz polarizado de orientação plana proveniente da superfície de um ferromagneto, previamente magnetizado, em um feixe polarizado, mas já em forma de elipse.

O que acontece depois? Ao mesmo tempo, o maior componente axial da elipse polarizada desvia do plano de polarização do feixe de luz incidente em um determinado ângulo.

Significado desta descoberta e sua aplicação

Na verdade, foi a terceira descoberta por Kerro efeito magneto-óptico é totalmente utilizado para estudar e estudar as estruturas eletrônicas dos metais e ligas que possuem propriedades ferromagnéticas. Essas substâncias são capazes de atrair objetos de determinada composição. Simplificando, eles são ímãs simples. Também pode ser usado para determinar a base de ferromagnetos (alto-forno) e os componentes da camada localizada mais superficialmente de um objeto de metal polido.

A relação entre a magnitude do efeito é determinadaKerr e as principais propriedades que caracterizam o sistema óptico, que estavam em contato próximo com a superfície adjacente do ímã do meio investigado. Por exemplo, um aumento no valor do efeito é possível quando depositado na camada superior de um dielétrico. Além disso, também podemos alcançar e formar um quadro de pesquisa mais claramente definido.

A lei

A lei de Kerr é assim:

n_e - n_o = Bλ₀E²,

Onde:

λ₀ - comprimento no vácuo de uma onda de luz;

B é a constante de Kerr, dependendo da natureza da substância, comprimento de onda λ₀ e temperatura.

Para a maioria das substâncias, B> 0.

Em que se baseia a anisotropia óptica artificial?

A birrefringência pode ocorrer em ambientes anisotrópicos de ocorrência natural. Existem, no entanto, vários métodos para obtê-lo.

As substâncias opticamente isotrópicas tornam-se opticamente anisotrópicas quando são influenciadas por:

• compressão ou tensão unilateral (cristais de um sistema cúbico, vidros, etc.);
• campo elétrico (efeito Kerr, líquido, corpo amorfo, gás);
• campo magnético (líquido, vidro, colóide).

Nestes casos, a substância passa a ser um cristal uniaxial, o eixo óptico passa a coincidir com a deformação, campo elétrico ou magnético.