1612045808-897604033167dc1177d2605a042c8fec (533738), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Опыт показывает, что релаксация аннзотропии, созданной в жидкости инфракрасным импульсом, происходит экспоненцнально по закону ехр( — 1/те) с постоянной времени те. В сероуглероде то -2.10 "с, в нитробензоле то-5.10 и с. Ячейка Керра, т. е. кювета с жидкостью, помепгенная между скрещенными поляризаторами, может работать в качестве быстродействующего оптического затвора, управляемого кратковременными импульсами электрического поля.
Если вместо электрического э 1* Схема опыта для измерения времени релаксации искусственной аннзотропии импульса использовать короткий мощный лазерный импульс, то время экспозиции можно довести до !О ~~ с. Керровский модулятор света, питаемый электрическим полем высокой частоты, позволяет осу~цествнть до !О' прерываний в секунду.
Модуляторы и затворы на эффекте Керра применяются, в частности, для управления режимом работы лазеров с целью получения сверхкоротких импульсов огромной мощности. Такие егигантские» импульсы необходимы для исследований в бурно развивающейся нелинейной оптике. ~ели анизотропные молекулы среды обладают постоянными магнитными моментами, то их преимущественная ориентация может быть создана постоянным магнитным полем. Поэтому в достаточно сильных магнитных полях среда становится анизотропной и в ней может . наблюдаться двойное лучепреломление.
В этом состоит эффект Коттона — Мйтона, открытый в 1905 г. Изменение оптических характеристик кристалла под действием внешнего электрического поля называется электроопгическим эффектом Поккельса. В одноосном кристалле распространение света вдоль оптической оси происходит с одной и той же фазовой скоРостью о.=с/и независимо от направления его поляризации Если кристалл не обладает центром симметрии, то при приложении внешнего электрического поля вдоль этой оси фазовые скорости волн с ортогональными направлениями поляризации становятся различными.
В отличие от эффекта Керра, квадратичного по напряженности внешнего электрического поля, в электрооптическом эффекте разность фазовых скоростей таких волн пропорциональна напряженности поля (линейный эффект Поккельса). Безынерционность эффекта Поккельса позволяет широко использовать его для создания быстродействующих оптических затворов и высокочастотных модуляторов света. Вырезанная перпендикулярно оптической оси пластинка кристалла К)лР (дигидрофосфата калия) помещается между скрещенными поляризаторами. Интенсивность света, пропускаемого такой ячейкой Поюсельса, зависит от приложенного напряжения П по закону г' з)п [и!I/(2Пхгз)1„где Плгэ — минимальное напряжение, при котором сдвиг фаз волн с ортогональными поляризациями равен и (для КОР Пыэ= 8 кВ).
Кпнтрольмые вопросы Какие практические применения имеет явление возникновения оптической анизотропии при механических деформапиях? ,'т Почему величина л — и„ т. е.мера анизотропии жидкости в электрическом поле, пропорпнональна квадрату напряженности поля? ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Какова физическая причина вызынасмой внешним электрическим полем оптической анизотропниэ ш Почему в жидкостях с дипольными молекулами при переходе к высоким частотам внешнего электрического поля постоянная Керра уменьшаетси? П Какие практические применения находит эффект Керра? ф Волновые свойства света наиболее отчетливо обнаруживают себя в интерференции и дифракции. Эти явления характерны для волн любой природы и сравнительно просто наблюдаются на опыте для волн на поверхности воды или для звуковых волн.
Наблюдать же интерференцию и дифракцию световых волн можно лишь при определенных условиях. ® Под интерференцией света обычно понимают широкий круг явлений, в которых при наложении пучков света результирующая интенсивность не равна сумме интенсивностей отдельных пучков: в одних местах она болыме, в других — меньше, т. е. возникают чередующиеся светлые и темные участки — интерференционные полосы. ° Свет, испускаемый обычными (нелвэерными1 источниками, не бывает строго монохроматическим. Поэтому для наблюдения интерференции свет от одного источника нунсио разделить на два пучка и затем натюжить их друг на друга.
Существующие экспериментальные методы получения когерентных пучков из одного светового пучна можне разделить на два класса. В методе деления волнового фронта пучок пропускветсв, например, через два близко расположенных отверстия в непрозрачвюм экране. Такой метод пригоден лишь прн достаточно малых размерах источника. В другом методе пучок делится на одной нлн нескольких частично отражающих, частично препускающик поверхностях.
Этот метод деления амплитуды может применяться и при протяженных источниках. Он обаспвчнвает бельшую интенсивность и лежит в основе действия разнеобразных интерферометроа. В зависимости ют числа ннтерфарирующих пучков различают двуклучевые и многолучеаые интерферометры.
Они имеют важные практические применения в технике. метрологии и спектроскопик. эль Мнтврфврвнннв л ветовые колебания в некоторой точмнэюврнмвтнчвсввто света Ске, через которую проходит строго монохроматическая волна, должны продолжаться бесконечно долго и иметь неизменную частоту и амплитуду. Свет, излучаемый любым реальным источником, этим свойством не обладает.
Тем не менее монохроматнческая идеализация оказывается достаточной для решения многих задач. В частности, при изучении явлений интерференции она пригодна для определения положения максимумов и минимумов интерференционной картины. Пусть в некоторую точку приходят волны, напряженности электрического поля которых равны Е, и Еэ. По принципу суперпозиции*, напряженность результирующего поля равна их векторной сумме'. Е=Е1+ Ез.
В результате сложения двух гармонических колебаний одинаковой частоты получается колебание той же частоты, неизменнаи во времени амплитуда которого зависит от соотношения фаз складываемых колебаний и поэтому в разных точках наблюдения имеет, вообще говоря, разные значения. Из-за очень большой частоты оптических колебаний напряженность Е невозможно измерить непосредственно.
Все приемники излучения измеряют энергетические величины (интенсивность света или освещенность поверхности), усредненные за промежуток времени, очень большой по сравнению с периодом оптических колебаний. Поэтому экспериментально наблюдаемые величины пропорциональны среднему значению квадрата напряженности электрического поля (Е ) за время, определяемое инерционностью приемника излучения: (Е ) =((Е~+Ез)э) =(Е[) +(Еэ) +2(Е~Ез). (5.1) Выражение для результирующей интенсивности помимо суммы интенсивностей каждой из волн содержит еще одно слагаемое, пропорциональное 2(Е~Ет), называемое ингерференционным членом.
В тех случаях, когда гн обрашаетсн в нуль, результирующая интенсивность равна сумме интенсивностей и интерференция отсутствует. С -калярное произведение Е1Ет равно 'нулю, если складываемые волны линейно поляризованы в ортогональных направлениях. Отсутствие интерференции лучей, поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях, было обнаружено Френелем н Араго в 1816 г. и интерпретировано в !817 г.
1Онгом как доказательство поперечности световых волн. Электромагнитная теория света полностью подтвердила это заключение. В дальнейшем будем считать, что оба вектора Е~ и Еэ в точке ' Прн распространении в веществе очень интенсивным световых волн, напряженность поля в которых сравнима с напряженностью впутрнатомных злсктрнчсскнх полей (сфокусированное лазерное нзлучснкс), прянцнп супсрпоэнцнн нарушается, что прнводнт к разнообразным явлениям нслннсйко о взаимодействия волн, изучаемым нелинейной оптнкой (см. гл, !Од аблюдения совершают колебания вдоль одной рямой.
Тогда можно отвлечься от векторного характера этих величин и записать интерференционный член в виде 2 (Е~Еэ). Рассмотрим сначала случай, когда в точке наблюдения, положение которой задается радиусом-некто- д ром г, налагаются две плоские монохроматические волны частотой щ, характеризуемые волновыми векторами й~ и иэ.
Е, щ соэ (й,г ю1 1 б ) а сов( щ1 1 тр ) мощьювсктопвойдна- '(5 2) граммы Ез= аз соэ (кзг — ы1+ Ьз)=аз соз ( — щ1+ трэ). Здесь введены обозначения ту~ =й~г+б~ и трз=кэг+Ьэ. При сложении двух гармонических колебаний одинаковой частоты получается гармоническое колебание той же частоты Е=асоэ( — щ1+тр). Его амплитуду а процге всего найти с помощью векторной диаграммы, изображенной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
