vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5) вычислить погрешность определения концентрации сахара в растворе.

ИСКУССТВЕННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ

Работа 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА КЕРРА

Основные разделы оптики, которые должны быть усвоены, при выполнении работы

Оптический путь, оптическая разность хода, разность фаз волн, поляризация света, двойное лучепреломление, оптическая анизотропия, обыкновенная и необыкновенная волны, искусственная оптиче-

18

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ская анизотропия, явление Керра, модуляция света, ячейка Керра, электрооптический модулятор.

Теоретические сведения

На ячейку Керра (композит свинца, лантана, циркония и титана), ориентированную под углом 45° к вертикали, падает монохроматический вертикально поляризованный свет. Электрическое поле, приложенное к материалу ячейки, создает в нем искусственную оптическую анизотропию (двойное лучепреломление). Фазовый сдвиг между обыкновенным и необыкновенным лучом после прохождения световой волной ячейки Керра регистрируется как функция приложенного напряжения. Показано, что фазовый сдвиг пропорционален квадрату напряженности электрического поля создаваемого приложенным напряжением. Коэффициент пропорциональности между фазовым сдвигом и напряженностью поля позволяет определить постоянную Керра.

Как правило, эффект Керра демонстрируется с помощью ячейки, заполненной нитробензолом. Поскольку это вещество токсично и требует напряжений порядка нескольких киловольт, то ячейки Керра на основе композита свинца, лантана, циркония и титана представляют собой привлекательную альтернативу.

Задачи работы

1.Измерить фазовый сдвиг между обыкновенным и необыкновенным лучом для разных значений величины напряженности электрического поля, приложенного к ячейке.

2.Определить разность потенциалов соответствующую сдвигу обыкновенного и необыкновенного лучей на половину длины волны

U .2

3. Построить графическую зависимость U 2 f ( ) - квадрат

приложенного напряжения как функцию фазового сдвига между обыкновенным и необыкновенным лучами. Показать линейный характер этой зависимости.

19

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4. Определить постоянную Керра по величине коэффициента углового наклона зависимости U 2 f ( ) .

Оборудование, необходимое для измерения константы Керра

Экспериментальная установка

Внешний вид установки для наблюдения эффекта Керра показан на рис.1 .

20

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис.1 Экспериментальная установка по наблюдению эффекта Керра.

Ячейка Керра присоединена напрямую к высоковольтному источнику питания. Напряжение источника может изменяться в пределах от 0 до 1000В. Цифровой вольтметр, присоединенный к источнику, позволяет довольно точно контролировать напряжение.

Источником света является He-Ne лазер мощностью 1 мВт. Внимание: лазер должен работать в течение одного часа перед

тем, как будут начаты измерения. Это необходимо для стабилизации мощности излучения. Более того, после каждого изменения напряжения приложенного к ячейке Керра, кристаллическая структура перестраивается в течение 5 минут, и только по истечении этого времени можно делать корректные измерения излучаемой интенсивности света.

Неполяризованная часть излучения (фоновое излучение) должна быть исключена. Следует учесть, что экспериментальные данные во многом зависят от предыстории состояния ячейки Керра. Для разных ячеек Керра число наблюдаемых максимумов может быть различным.

Никогда не смотрите прямо в неослабленный лазерный пучок!

Как следует из рисунка 1, вертикально поляризованный свет от гелий-неонового лазера падает на ячейку Керра, которая сориенти-

рована под углом 45 к вертикали. Исходная падающая световая волна может быть представлена в виде суперпозиции двух линейно поляризованных волн, электрические векторы которых синхронно колеблются в направлениях перпендикулярном и параллельном

21