Электрооптика - раздел оптики, в к-ром изучаются изменения оптич. свойств среды под действием электрич. поля и вызванные этими изменениями особенности взаимодействия оптич. излучения со средой, помещённой в электрич. поле. Оптич. характеристики любой среды, такие, как величина показателей преломления для разл. поляризаций света и оптическая активность, зависят от распределения связанных зарядов в среде. Если среда находится под действием внеш. электрич. поля, то положение зарядов как электронных, так и ионных в ней несколько смещается. Это приводит к изменению эллипсоида показателей преломления и вектора гирации среды.
Величина внеш. электрич. поля Е, как правило,
много меньше внутр. поля среды. Поэтому изменение оптич. свойств оказывается
довольно малым и соотношение, описывающее эти свойства, может быть представлено
в виде ряда по степеням внеш. поля:
Соотношение (*) описывает эллипсоид показателей
преломления в диэлектрич. негиротропной среде. Из малости внеш. поля Е следуют
неравенства
Для сред, где коэф.
в
левой части (*) можно ограничиться двумя
членами, в этом случае среда обладает линейным электрооптич. эффектом (Поккельса
эффект). Такой эффект может наблюдаться только в средах, не имеющих центральной
симметрии. В центросимметрич-ных средах
и
наблюдается только квадратичный Керра
эффект. Эффекты более высокого порядка пока не наблюдались. Наведённое электрич.
полем двупреломле-ние (анизотропия поляризуемости) — малоинерционный эффект
Наложение электрич. поля на свободные атомы или
др. квантованные системы приводит к снятию вырождения и расщеплению энергетич.
уровней (см. Штарка эффект ),пропорциональному 
или
в более сильных полях
Несовпадение поглощений для разл. поляризаций света приводит к наведённому
электрич. полем дихроизму.
Другой механизм влияния электрич. поля на оптич.
свойства вещества связан с определ. ориентацией в поле молекул, обладающих постоянным
дипольным моментом или анизотропией поляризуемости. В результате у первоначально
изотропного ансамбля молекул появляются свойства одноосного кристалла. Характерное
время ориентационных процессов колеблется от
для
газов и чистых жидкостей до
с
и больше для коллоидных растворов, молекул,
аэрозолей и т. п. Особенно сильно выражен ориентационный эффект в жидких кристаллах
(время релаксации
с),
в них наблюдается целый ряд электрооптич. эффектов. В твёрдых телах при наложении
электрич. поля наблюдается появление оптической анизотропии, обусловлен,
установлением различий в ср. расстояниях между частицами решётки вдоль и поперёк
поля (стрикционный эффект). Как ориентационный, так и стрикционный эффекты не
только дают существ, вклад в эффект Керра, но и приводят к изменению интенсивности
и деполяризации рассеянного света под влиянием электрич. поля (т. н. дитиндализм).
К числу электрооптич. эффектов относится также
электрогирация — изменение оптич. активности под действием электрич.
поля. Однако этот эффект значительно меньше эффектов Поккельса и Керра.
Появление лазеров привело к наблюдению в электрич.
полях оптич. частоты многих электрооптич. эффектов, известных ранее только для
постоянного поля, а также к наблюдению новых явлений Э., связанных с изменением
поляризуемости атомов и молекул при их возбуждении. К их числу относится образование
фазовых дифракционных решёток в интерференц. поле интенсивных когерентных световых
потоков. Характерная особенность электрооптич. явлений в полях оптич. частоты
— их резонансный характер.
Электрооптич. явления широко применяются для создания устройств управления оптич. излучением (модуляторы света ,дефлекторы, оптич. фазовые решётки и др.) и оптич. индикаторов (жидкокристаллич. дисплеи, цифровые индикаторы и др.), для регистрации напряжённости поля, напр, по эффекту Штарка в плазме, а также для исследования строения вещества, внутримолекулярных процессов, явлений в растворах и кристаллах и т. п.
|
|
 |
