{4.7.2}{Эффект Поккельса}

Ïåðâàÿ ðåäàêöèÿÏëþñíèí Ïàâåë. Ãðóïïà 573Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà 4.7.2:Ýôôåêò ÏîêêåëüñàÖåëü: èññëåäîâàòü èíòåðôåðåíöèþ ðàññåÿííîãî ñâåòà, ïðîøåäøåãî êðèñòàëë; íàáëþäàòü èçìåíåíèå õàðàêòåðà ïîëÿðèçàöèè ñâåòà ïðè íàëîæåíèè íà êðèñòàëë ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.Îáîðóäîâàíèå: ãåëèé-íåîíîâûé ëàçåð, ïîëÿðèçàòîð, êðèñòàëë íèîáàòà ëèòèÿ, ìàòîâàÿ ïëàñòèíêà, ýêðàí, èñòî÷íèê âûñîêîâîëüòíîãî ïåðåìåííîãî è ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ, ôîòîäèîä, îñöèëëîãðàô, ëèíåéêà.Òåîðåòè÷åñêîå ââåäåíèå:Ýôôåêòîì Ïîêêåëüñà íàçûâàåòñÿ èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñâåòà  êðèñòàëëå ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ïðè÷¼ì ýòî èçìåíåíèå ïðîïîðöèîíàëüíî íàïðÿæ¼ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Êàê ñëåäñòâèå ýôôåêòà Ïîêêåëüñà â êðèñòàëëå ïîÿâëÿåòñÿäâîéíîå ëó÷åïðåëîìëåíèå èëè ìåíÿåòñÿ åãî âåëè÷èíà, åñëè êðèñòàëë áûë äâóëó÷åïðåëîìëÿþùèì â îòñóòñòâèå ïîëÿÈçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ êðèñòàëëîâ ïîä äåéñòâèåì âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðîèñõîäèò èñêëþ÷èòåëüíî çà ñ÷¼ò àíèçîòðîïíûõ ñâîéñòâ êðèñòàëëîâ.

 ïåðâîìïðèáëèæåíèè ýòî èçìåíåíèå ëèíåéíî îòíîñèòåëüíî âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýôôåêò Ïîêêåëüñà ìîæåò íàáëþäàòüñÿ òîëüêî â êðèñòàëëàõ, íå îáëàäàþùèõ öåíòðîì ñèììåòðèè.Ðàññìîòðèì ñíà÷àëà êðèñòàëë â îòñóòñòâèå âíåøíåãî ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Äëÿ ñâåòîâîé âîëíû, âåêòîð ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ E~ êîòîðîÉ ïåðïåíäèêóëÿðåí îñè Z , ïîêàçàòåëüïðåëîìëåíèÿ ðàâåí no , à äëÿ âîëíû âåêòîð E êîòîðîé ðàñïîëàãàåòñÿ âäîëü îñè Z , îí ðàâåíne , ïðè÷¼ì ne < n îáùåì ñëó÷àå, êîãäà ëó÷ ñâåòà ðàñïðîñòðàíÿåòñÿ ïîä óãëîì θ ê îïòè÷åñêîé îñè Z (ðèñ.1), ñóùåñòâóþò äâà ñîáñòâåííûõ çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ n1 è n2 : åñëè ñâåòîâîé~ , ãäå K~ âîëíîâîé âåêòîð ëó÷à, òî âîëíà íàâåêòîð E~ ïåðïåíäèêóëÿðåí ïëîñêîñòè (~k, Z)çûâàåòñÿ îáûêíîâåííîé (¾o¿ îðäèíàðíàÿ), à ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ n1 ðàâåí no è íåçàâèñèò îò óãëà θ; êîãäà ñâåòîâîé âåêòîð E~ ëåæèò â ïëîñêîñòè (~k, vecZ) ýòî íåîáûêíîâåííàÿ (¾e¿ ýêñòðàîðäè- íàðíàÿ) âîëíà, ïðè ýòîì ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ n2 çàâèñèòîò óãëà θ è îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì1cos2 θ sin2 θ=+2n2n2on2e(1)Ðàçíîñòü ôàç ìåæäó îáûêíîâåííîé è íåîáûêíîâåííîé âîëíàìè, ïðèîáðåòàåìàÿ ïðèïðîõîæäåíèè ÷åðåç êðèñòàëë äëèíîé l, ðàâíà∆φ =2πl(n1 − n2 )λ1(2)Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêåÏåðâàÿ ðåäàêöèÿÏëþñíèí Ïàâåë.

Ãðóïïà 573Äëÿ îáûêíîâåííîãî ëó÷à n1 = no è íå çàâèñèò îò óãëà θ ìåæäó íàïðàâëåíèåì ëó÷à èîñüþ Z . Äëÿ íåîáûêíîâåííîãî ëó÷à n2 çàâèñèò îò óãëà θ è îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì (1).Ñ÷èòàÿ, ÷òî ne è no îòëè÷àþòñÿ íåçíà÷èòåëüíî, äëÿ ìàëûõ óãëîâ (sin θ ≈ θ, cos θ ≈ 1−θ2 /2)ïîëó÷àåì n2 = no − (n0 − ne )θ2δ=2πl(n0 − ne )θ2λ(3)Õîä ðàáîòû:1. Ñîáåðåì îïòè÷åñêóþ ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ.1.

Ïðîâåäåì þñòèðîâêó ñèñòåìû2. Èçìåðèì ðàäèóñû òåìíûõ êîëåö r(m) è ðàññòîÿíèå L îò ñåðåäèíû êðèñòàëëà äîýêðàíà Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé çàíåñåì â òàáëèöó:Ðèñ. 1: Òàáëèöà ñ èçìåðåíèÿìè3. Ïîñòðîèì ãðàôèê r2 = f (m)Ðèñ. 2: Ãðàôèê çàâèñèìîñòè r2 = f (m)2Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêåÏåðâàÿ ðåäàêöèÿÏëþñíèí Ïàâåë. Ãðóïïà 5734. Íàõîäèì óãîë íàêëîíà ãðàôèêàtan α = (8.30 ± 0.15)cm−4Èç ãðàôèêà íàéäåì äâóëó÷åïðåëîìëåíèå (no − ne ) ïî ôîðìóëå(no − ne ) =(4)λ (no L)2l tan αçíàÿ L = 0.825m, λ = 6.3 · 10−7 m, no = 2.29, l = 2.6 · 10−2 :(no − ne ) = 0.104 ± 0.0045. Ïîäêëþ÷èì áëîê ïèòàíèÿ. Îïðåäåëèì ïîëóâîëíîâîå íàïðÿæåíèå íèîáàòà ëèòèÿ: U =480V . Ïîäàâ íà êðèñòàëë íàïðÿæåíèå 21 U = U = 240V , ïîëÿðèçàöèÿ îêàæåòñÿêðóãîâîé6.

Óñòàíîâèì âìåñòî ýêðàíà ôîòîäèîä. Ïîñòåïåííî ïîâûøàÿ íàïðÿæåíèå íà êðèñòàëëå,íàáëþäàéòå íà ýêðàíå îñöèëëîãðàôà ôèãóðû Ëèññàæó, ñîîòâåòñòâóþùèå çàâèñèìîñòè Iout (U ) äëÿ ñêðåùåííûõ ïîëÿðèçàöèé ëàçåðà è àíàëèçàòîðà.ìû ýêñïåðèìåíòàëüíî óâèäåëè ýôôåêò Ïîêêåëüñà - èçìåíåíèå ïîêàçàòåëÿïðåëîìëåíèÿ ñâåòà â êðèñòàëëå ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ïðè÷¼ì ýòî èçìåíåíèåïðîïîðöèîíàëüíî íàïðÿæ¼ííîñòè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. ÈÇìåðèâ ðàäèóñû èíòåðôåðåíöèîííûõ êîëåö ìû îïðåäåëèëè ðàçíîñòü ïîêàçàòåëåé ïðåëîìëåíèÿ no − ne = 0.104 ± 0.004,ò.å ñ îøèáêîé â íå áîëåå ÷åì 1.7%. Ïîäàâ íà êðèñòàëë ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå, ïîëó÷èëèñâåò, ïîëÿðèçîâàííûé ïî êðóãó.

Îïðåäåëèëè ïîëóâîëíîâîé íàïðÿæåíèå U = 480Vλ2λ2λ4Âûâîä:λ23Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêå.