Электрооптический эффект

Изотропное тело, подвергнутое упругим деформациям, может стать анизотропным и изменить состояние поляризации проходящего света. Это явление, открытое в 1818 г. Брюстером, получило название фотоупругости или пьезооптического эффекта (рис.2). При одностороннем растяжении или сжатии тело становится подобным одноосному кристаллу с оптической осью, параллельной направлению приложенной силы. Возникающая при этом разность фаз пропорциональна механическим напряжениям s: . Помещая прозрачные фотоупругие модели между поляризатором и анализатором и подвергая их различным нагрузкам, можно изучать распределения возникающих внутренних напряжений.

В 1875 г. был открыт электрооптический эффект Керра, состоящий в возникновении в изотропном теле одноосной анизотропии при наложении постоянного электрического поля (рис. 3). Оптическая ось соответствует направлению напряженности приложенного поля, а величина двулучепреломления пропорциональна квадрату напряженности: . На основе ячеек Керра построены практически безынерционные затворы и модуляторы света со временем срабатывания до 10^-12 с. Объясняется эффект Керра анизотропией молекул, описываемой тензором поляризуемости. При наложении внешнего поля молекулы ориентируются вдоль поля осями наибольшей поляризуемости, что и приводит к различным условиям для распространения света ортогональных поляризаций. Большим значением постоянной Керра обладает нитробензол, который часто используется в технических приложениях. Так для конденсатора длиной 5 см и расстоянием между пластинами 1 мм при напряжении 1500 В разность фаз достигает p/2, т. е. ячейка Керра работает как четвертьволновая пластинка. В двупреломляющих кристаллах без центра симметрии наблюдается другой вариант электрооптического эффекта – эффект Поккельса, при котором разность показателей преломления Dn линейно зависит от напряженности электрического поля.