9. Эффект керра

Эффект Керра, или квадратичный электрооптический эффект — явление изменения значения показателя преломления оптического материала пропорционально второй степени напряженности приложенного электрического поля.

Под воздействием внешнего постоянного или переменного электрического поля в среде может наблюдаться двойное лучепреломление, вследствие изменения поляризации вещества. Пусть коэффициент преломления для обыкновенного луча равен n_o, а для необыкновенного — n_e. Разложим разность коэффициентов преломления n_o − n_e, как функцию внешнего поля E, по степеням E. Если до наложения поля среда была неполяризованной и изотропной, то n_o − n_e должно быть чётной функцией E (при изменении направления поля эффект не должен менять знак). Значит, в разложении по степеням E должны присутствовать члены лишь чётных порядков, начиная с E². В слабых полях членами высших порядков можно пренебречь, в результате чего

Эффект Керра обусловлен, главным образом, гиперполяризуемостью среды, происходящей в результате деформации электронных орбиталей атомов или молекул или вследствие переориентации последних. Оптический эффект Керра оказывается очень быстрым, так как в твёрдых телах может произойти только деформация электронного облака атома.

n_e − n_o = Bλ₀E²,

где λ₀ — длина волны света в вакууме; B — постоянная Керра, зависящая от природы вещества, длины волны λ₀ и температуры. Для большинства веществ B > 0, что означает их подобие оптически положительным одноосным кристаллам.

Билет 10.

Тепловым излучением называется электромагнитное излучение, испускаемое телами за счет их внутренней энергии.

Равновесное излучение — тепловое излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом (излучается столько же сколько поглощается). Тело должно находиться внутри адиабатической оболочки (в термосе), где устанавливается равновесие(излучается столько же сколько поглощается).

Если излучающее тело окружить оболочкой с идеально отражающей поверхностью, то через некоторое время эта система придет в состояние теплового равновесия.

Равновесным тепловым излучением называют излучение, при котором расход энергии тела на излучение компенсируется энергией поглощенного им излучения для каждой длины волны.

Из всех видов излучения только тепловое излучение может находиться в равновесии с излучающими телами.

Следует отметить, что равновесное тепловое излучение не зависит от природы тел, а зависит только от его температуры.

Основные свойства теплового излучения

• Тепловое излучение происходит по всему спектру частот от нуля до бесконечности

• Интенсивность теплового излучения неравномерна по частотам и имеет явно выраженный максимум при определенной частоте

• C ростом температуры общая интенсивность теплового излучения возрастает

• C ростом температуры максимум излучения смещается в сторону больших частот (меньших длин волн)

• Тепловое излучение характерно для тел независимо от их агрегатного состояния

• Самым важным и отличительным свойством теплового излучения является равновесный характер излучения. Это значит что если мы поместим тело в термоизолированный сосуд, то количество поглощаемой энергии всегда будет равно количеству испускаемой энергии.

Основные понятия и характеристики теплового излучения

Энергетическая светимость тела

Энергетическая светимость тела - - физическая величина, являющаяся функцией температуры и численно равная энергии, испускаемой телом в единицу времени с единицы площади поверхности по всем направлениям и по всему спектру частот.

 ;     Дж/с·м²=Вт/м²

Спектральная плотность энергетической светимости

Спектральная плотность энергетической светимости — функция частоты и температуры характеризующая распределение энергии излучения по всему спектру частот (или длин волн).

Аналогичную функцию можно написать и через длину волны

Можно доказать что спектральная плотность и энергетическая светимость выраженные через частоту и длину волны, связаны соотношением:

Поглощающая способность тела

Поглощающая способность тела —  — функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электро-магнитного излучения, падающего на тело, поглощается телом в области частот вблизи

где - поток энергии, поглощающейся телом.

- поток энергии, падающий на тело в области вблизи

Отражающая способность тела

Отражающая способность тела - - функция частоты и температуры, показывающая какая часть энергии электро-магнитного излучения, падающего на тело, отражается от него в области частот вблизи

где - поток энергии, отражающейся от тела.

- поток энергии, падающий на тело в области вблизи