Электрооптический эффект Керра

К нелинейно-оптическим эффектам, связанным с относятся линейный электрооптический эффект (эффект Покельса), удвоение частоты, смешение частот, оптическое просветление и др. Член с в уравнении (12.1) обусловливает такие процессы, как квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), утроение частоты, четырехволновое с.мешение, самофокусировка, эффекты стимулированного рассеяния (Рамана, Бриллюэна и др.), когерентное антистоксово комбинационное рассеяние и т. д. [c.423]

Электрооптический эффект Керра состоит в появлении двойного лучепреломления в нормально изотропных материалах (твердом веществе, жидкости или газе) под влиянием сильного электрического поля. Обычное приспособление для его измерения показано на рис. 133. Плоскополяризованный свет падает на небольшую кювету, содержащую образец, находящийся в сильном электрическом поле, направленном под углом 45° к плоскости поляризации. Электрическое поле вызывает некоторую ориентацию молекул образца, который вследствие этого перестает быть изотропным. Показатели преломления в направлениях, параллельном и перпендикулярном полю, теперь уже не совпадают. В каждом из этих направлений [c.391]

Эффект Фарадея — вращение плоскости поляризованного света оптически неактивным веществом, помещенным в магнитное поле. Электрооптический эффект Керра — вращение плоскости поляризованного света изотропным веществом, помещенным в однородное электрическое поле. [c.488]

КЕРРА ЭФФЕКТ электрооптический, возникновение двойного лучепреломления в оптически изотропных в-вах под действием однородного электрич. полн. При этом свет оказывается эллиптически поляризованным сдвиг фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами определяется из выражения а=л ВхЕ , где х — длина пути луча в в-ве, Е — напряженность поля, 13 — постоянная Керра. Наличие К. э. объясняется преим. ориентацией молекул в направлении поля, обусловленной анизотропией поляризуемости. В химии используют молярную постоянную Керра тК (отнесена к 1 молю в-ва). Значение тК можио рассчитать, зная главные значения тензора поляризуемости и проекции дипольного момента молекулы на главные оси эллипсоида поляризуемости. Сопоставляя расчетные значения с экспериментальными, на основе аддитивной схемы определяют конформацию молекул. [c.253]

Изотропные вещества в однородном электрическом поле большой напряженности обладают способностью к двулучепреломлению монохроматического линейно поляризованного луча света, распространяющегося перпендикулярно приложенному полю. Это явление было открыто в 1875 г. Керром в экспериментах со стеклом (прозрачное изотропное вещество), а также с жидкостями. Лишь в 1930 г. наблюдали эффект Керра в газах и парах. Таким образом, эффект Керра представляет электрооптическое явление, которое состоит в том, что изотропное вещество, помещенное в электрическое поле, приобретает свойство оптически одноосного кристалла с оптической осью, направленной вдоль приложенного поля, т. е. внешнее электрическое поле вызывает искусственную анизотропию вещества. Такое воздействие поля обусловлено тем, что анизотропные молекулы изотропного вещества под влиянием поля преимущественно ориентируются вдоль поля (рис. XIII.1). Наличие постоянного электрического дипольного момента молекул усиливает этот эффект. [c.234]

КВАДРАТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ (ЭФФЕКТ КЕРРА) [c.775]

Рассмотрим широко применяемый в квантовых генераторах метод с использованием электрооптического эффекта Керра. Если [c.100]

Согласно теории эффекта Керра, для нестационарного электрооптического эффекта в синусоидальном поле величина двойного лучепреломления в растворах С кинетически жесткими макромолекулами описывается уравнениями при ориентации частиц за счет анизотропии их диэлектрической поляризуемости — [c.116]

Однако в применении к растворам гибких, цепных макромолекул этот метод оказывается малопродуктивным. Действительно, мы видели (гл. I, А), что каждую цепную молекулу можно разбить на статистические сегменты, ориентации которых в пространстве взаимно независимы. Если сегмент анизотропен относительно своей оптической (электрической или магнитной) поляризуемости, то во внешнем поле (электрическом или магнитном) он будет вращаться, ориентируясь осью наибольшей поляризуемости в направлении поля. Однако вследствие отсутствия корреляции в ориентациях различных сегментов возникающая при этом макроскопическая анизотропия раствора оказывается пропорциональной общему числу сегментов, независимо от того, входят они в состав более длинных или более коротких цепей. Поэтому электрическое (электрооптический эффект Керра) и магнитное (магнитооптический эффект Котон — Мутона) двойное лучепреломление в растворе полимера пропорционально весовой концентрации растворенного вещества, практически не зависит от его молекулярного веса и обычно мало отличается от эффекта, наблюдаемого в растворе мономера равной концентрации. [c.497]

Основные суждения о кинетической гибкости молекул полимеров, а также об их размерах и форме в растворе можно получить, изучая зависимость электрооптических характеристик макромолекул от молекулярной массы М. Исследование ЭДЛ в ряду молекулярных масс [50—57] обнаружило сильную зависимость области дисперсии (а следовательно, и времен релаксации) эффекта Керра от М (см. рис. 3). Эту зависимость можно понять, лишь допустив, что основную роль в ЭДЛ раствора играет механизм поляризации, связанный с вращением макромолекулы как целого. Характер зависимости г от Л1 можно представить в виде х=ЬМ", где Ь — постоянная, а л с возрастанием М изменяется от 2,7 (что соответствует конформации жесткой палочки) до 1,5 (не-протекаемый гауссов клубок) (рис. 4) [10]. [c.39]

Особенности и специфика внутримолекулярной организации описанных гребнеобразных полимеров оказывают существенное влияние на формирование надмолекулярного жидкокристаллического состояния в их растворах. В этих системах свойства как концентрированных растворов, так и полимеров в массе определяются надмолекулярным порядком, образуемым боковыми цепями макромолекул. Это можно проиллюстрировать, например, анализируя электрооптические свойства при переходе от разбавленных растворов к концентрированным или при изучении эффекта Керра в условиях, близких к температурам расслоения раствора. [c.112]

Рассмотренный механизм ориентации молекул гибкоцепных полимеров в электрическом поле подтверждается также отсутствием в их растворах дисперсии эффекта Керра в области радиочастот. Дисперсия константы Керра этих макромолекул может проявляться в области частот 10 —10 Гц, характерной для частотной зависимости электрического двойного лучепреломления низкомолекулярных жидкостей [33]. Следует отметить, что рассматриваемые электрооптические свойства молекул гибкоцепных полимеров определяются не только их равновесной гибкостью, но в значительной степени также и кинетической. Действительно, как следствие внутримолекулярных вращений отдельных полярных [c.36]

Удельные постоянные Керра К, определенные по формуле (1), составляют для исследованных жесткоцепных полимеров 10 — 10 см -г (В/300) , что на 2—5 порядков превышает значения К для растворов соответствующих мономеров и гибкоцепных полимеров. Исследование равновесного электрооптического эффекта в растворах жесткоцепных полимеров обнаружило резкую зависимость постоянной Керра от молекулярной массы [50—56] [c.45]

Квадратичный электрооптический эффект используется и в жидкостях (ячейки Керра), но по сравнению с жидкостями величина эффекта в кристаллах значительно больше, диэлектрические потери меньше возможность работы иа резонансных частотах повышает эффективность прибора. Технологичность, т. е. возможность изготовления деталей приборов, хранения и длительной эксплуатации, у кристаллов несравненно выше, чем у жидкостей. [c.278]

Нелинейно-оптические явления. В настоящее время гребнеобразные ЖК полимеры, содержащие фрагменты красителей [4ли мезогенные системы , исследуются в качестве электрооптических сред, а также используются для изучения нелинейных эффектов второго порядка, например для генерации второй гармоники (см. гл. 12, а также [26, 27]). Для изучения нелинейно-оптических эффектов второго и третьего порядков (х эффекта), таких, как генерация третьей гармоники, оптический эффект Керра [20, 28], предложены некоторые типы лиотропных ЖК систем на основе линейных полимеров с мезогенными группами в основной цепи. [c.13]

Характерно, что знак надмолекулярного эффекта Керра соответствует знаку ДЛЭ в растворах соответствующего мономера (табл. 4), а также электрооптическим свойствам алкоксибензойных кислот [97]. Причина этого, очевидно, заключается в том, что решающую роль в образовании надмолекулярной организации рас- [c.112]

Квадратичный электрооптический эффект, или эф. фект Керра — появление двойного лучепреломления у изотропного вещества в однородном электрическом поле. Внешнее электрическое поле Е ориентирует молекулы, обладающие электрическим моментом (дипольным, квадрупольным и т. п.), в результате возникает анизотропия и показатели преломления п (вдоль поля) и п.1, (перпендикулярно полю) становятся различными п II — = КпЕ , разность хода необыкновенного и обыкновенного лучей равна А = Кп1Е , здесь К — постоянная Керра, п — показатель преломления в отсутствии поля, / — длина оптического пути. [c.775]

Весьма интересны материалы, обладающие электрооптическим эффектом (эффектом Керра), которые становятся двуиреломляющими под действием электрического поля. Такие материалы позволяют создавать твердые ячейки Керра, обеспечивающие модуляцию излучения. [c.6]

Одним из первых полимеров с высокой равновесной жесткостью основной цепи, для молекул которого были получены количественные конформационные и структурные характеристики, был синтетический полипептид поли-у-бензил-Ь-глутамат (ПБГ) [41]. Было установлено, что в растворителях, в которых сохраняется вторичная структура а-спирали [42], форма молекул ПБГ в растворе с ростом молекулярной массы изменяется от палочкообразной до гауссового клубка [43—45]. Моделируя макромолекулу ПБГ червеобразной цепью [9] и используя гидродинамические теории персистентных цепей, нашли равновесную жесткость цепей ПБГ (а = 500 А) и ш г спирали >. = 2,2 А. Изучение ЭДЛ в растворах ПБГ в смешанных растворителях (дихлорэтан — дихлоруксусная кислота) показало [46], что увеличение доли деспира-лизующего компонента (дихлоруксусной кислоты), приводящее к конформационному переходу спираль — клубок [47, 48], в результате которого ПБГ становится типичным гибкоцепным полимером с равновесной жесткостью а 10 А, существенно изменяет электрооптические свойства растворов ПБГ. Экспериментальные данные (рис. 1 и 2) наглядно демонстрируют на примере одного и того же образца ПБГ весьма различные электрооптические эффекты в растворах жесткоцепного и гибкоцепного полимеров. Значения К, полученные для растворов ПБГ в дихлоруксусной кислоте, на четыре порядка меньше постоянных Керра для того же полимера в дихлорэтане (рис. 1). С другой стороны, для растворов ПБГ в дихлорэтане характерно наличие релаксационных явлений (рис. 2,а), тогда как в дихлоруксусной кислоте они практически не проявляются (рис. 2,6). [c.37]

Первые экспериментальные данные, появивщиеся в литературе по изучению электрооптических свойств гибкоцепных полимеров в растворе [15—17], подтвердили основные выводы теории. Оказалось, что макроскопическая анизотропия раствора, вызванная электрическим полем, практически не зависит от молекулярной массы полимера и обычно мало отличается по значению и совпадает по знаку с эффектом, наблюдаемым в растворе соответствующего мономера равной массовой концентрации [15—22]. Рядом авторов были предприняты попытки связать постоянную Керра/С полимеров в растворе с параметрами внутреннего вращения в полимерной цепи [23—26]. Экспериментально наблюдавшаяся зависимость К от молекулярной массы М [17—22, 27, 29] объяснялась либо различной тактичностью цепей [24], либо эффектами исключенного объема [25]. Однако имеющиеся экспериментальные данные [17—22] свидетельствуют о том, что различия в значениях К в ряду молекулярных масс весьма малы и практически лежат в пределах ошибок опыта. Сильная зависимость постоянной Керра от М, наблюдавшаяся в растворах поливинилхлорида [27] и поливинилбромида [28], по-видимому, является следствием неполной растворимости указанных полимеров в используемых растворителях [29—31]. Тот факт, что значение К для растворов гибкоцепных полимеров не превосходит, а нередко и меньше значения К для раствора соответствующего мономера, означает, что анизотропия, а следовательно, и размеры электрического сегмента (кинетической единицы), независимо ориентирующегося в электрическом поле, значительно меньше анизотропии (и размеров) сегмента Куна, который у большинства гибкоцепных полимеров содержит 5 = 6—8 мономерных звеньев [Ю]. В этом наглядно проявляется механизм поляризации гибкоцепных полимеров вращение каждого мономерного звена цепи происходит практически независимо от других. Нередко получаемое значение 5<1 обычно трактуется как проявление взаимодействия между звеньями, препятствующих их вращению [32]. [c.36]

Вместо жидкостей в ячейке Керра используют различные кристаллические вещества, обладающие электрооптическим эффектом. К таким веществам относятся дигидрофосфат калия КН2РО4 (кристалл КДП) и дигидрофосфат аммония (кристалл АДП). Инерционность модулятора с использованием ячейки Керра незначительна и составляет 10 сек. [c.101]

Для измерений скорости затухания флуоресценции требуются иные методы вследствие значительно более короткого времени жизни. Предельное разрешение по времени, возможное с помощью механических фосфороскопов, ограничено примерно 10 сек при максимально достижимой скорости порядка 10 ООО о51мин. Измерение более короткого времени требует применения безынерционных затворов, основанных на использовании различных электрооптических и магнитооптических эффектов. Наилучшим известным прибором является, по-видимому, ячейка Керра с нитробензолом время срабатывания составляет примерно 10 сек. Для работы этого устройства требуется подать электрический импульс напряжением в несколько тысяч вольт. Затвор другого типа основан на создании в кювете, наполненной водой, ультразвуковой стоячей волны. Чередующиеся области высокой и низкой плотности действуют в совокупности подобно быстро перемещающейся дифракционной решетке, модулируя таким образом падающий световой пучо . В этом методе обычно используют фазочувствительный детектор, а время жизни определяют по сдвигу фазы между синусоидально модулированным возбуждающим светом и периодически изменяющейся флуоресценцией. Более подробные сведения даны в обзоре Вотерспуна и Остера [35]. [c.90]

Наиболее уникальными представляются электрооптические свойства растворов н есткоцеппых полимеров, проявляюп1,иеся в двойном лученре-ломлении в электрическом поле (эффект Керра), а также в их диэлектрической поляризации. [c.145]

Нелинейная электрическая поляризация в материалах может приводить к ряду таких нелинейных оптических явлений, как линейный электрооптический эффект (эффект Покельса), квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), удвоение и утроение частоты, четырехволновое смешение. Если выполняются соответствующие условия для приложенного поля (напряженность, направление, мощность), оптические поля могут испытывать фазовые и частотные сдвиги, вращение плоскости поляризации и изменения интенсивности. [c.422]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология