Ячейка Керра - Курсовая работа

В своей курсовой работе я хочу показать свойства ячейки Керра.Ячейка Керра - устройство, основанное на эффекте Керра - явлении возникновения под действием электрического поля в оптически изотропных средах двойного лучепреломления.Это вещество имеет величину постоянной Керра на два порядка больше, чем у других веществ, которые используются для демонстрации эффекта Керра. Образцы такого состава проявляют сегнетоэлектрические свойства, внутри они разбиты на домены, определенным образом поляризованные, которые меняют направление поляризации при включении электрического поля.Под воздействием внешнего постоянного или переменного электрического поля в среде может наблюдаться двойное лучепреломление, вследствие изменения поляризации вещества. Разложим разность коэффициентов преломления , как функцию внешнего поля , по степеням . Если до наложения поля среда была неполяризованной и изотропной, то должно быть четной функцией (при изменении направления поля эффект не должен менять знак). В слабых полях членами высших порядков можно пренебречь, в результате чего где - длина волны света в вакууме; - постоянная Керра, зависящая от природы вещества, длины волны и температуры. Если к обкладкам приложено напряжение, то линейно поляризованная световая волна в веществе распадается на две волны, поляризованные вдоль поля Ен (необыкновенная волна) и под прямым углом к полю Е0 (обыкновенная волна), которые распространяются с разными скоростями.Эффект Керра Был открыт в 1875 году шотландским физиком Джоном Керром.Открыл в 1875 г. явление двойного лучепреломления в изотропном веществе, помещенном в электрическое поле (эффект Керра), обнаружил возникновение оптической анизотропии жидких диэлектриков под влиянием электрического поля, что непосредственно указывало на существование связи между оптическими и электрическими явлениями, предсказанной еще М.В. Ломоносовым.Ячейка Керра ранее использовалась в кинематографе для записи звука на звуковую дорожку (тагефон), однако была вытеснена другими более мощными устройствами.источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.Быстродействие Ячейки Керра позволяет использовать ее и для измерения скорости света в лабораторных условиях: свет, пройдя Ячейку Керра, отражается от зеркала и снова проходит ячейку в обратном направлении с опозданием, обусловленным длиной пути от ячейки до зеркала и обратно. Фрум получил значение 299 792,5 км/с применяя микроволновый интерферометр и электрооптический затвор (ячейку Керра). В ряде применений жидкостная ячейка Керра заменяется кристаллической ячейкой, действие которой основано на Эффекте Поккельса. Результаты измерений скорости света в вакууме, выполненных с 1905 до 1950 г. Поккельса эффект, линейный электрооптический эффект, изменение преломления показателя света в кристаллах, помещенных в электрическое поле, пропорциональное напряженности электрического поля.П. э. наблюдается только у пьезоэлектриков.Пьезоэлектрики диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект, то есть те, которые могут либо под действием деформации индуцировать электрический заряд на своей поверхности (прямой пьезоэффект), либо под влиянием внешнего электрического поля деформироваться (обратный пьезоэффект).Между скрещенными поляризатором и анализатором располагают ячейку Керра - конденсатор, заполненный прозрачным изотропным веществом. При включении электрического поля среда приобретает анизотропные свойства, соответственно, фазовые скорости волн, поляризованных вдоль поля (необыкновенный луч) и перпендикулярно полю (обыкновенный луч) станут различными. Величина фазового сдвига определяется выражением: , (1) где - длина пути луча в веществе, - длина волны света в вакууме (в данной работе она равна 633 нм), - показатель преломления необыкновенного луча, - показатель преломления обыкновенного луча. В небольших по величине электрических полях величина фазового сдвига пропорциональна квадрату напряженности поля: , (2) где - постоянная Керра, которая зависит от длины волны, температуры, агрегатного состояния вещества, структуры молекул вещества. Если - интенсивность света, падающего на анализатор при скрещенном положении анализатора и поляризатора и при нулевом электрическом поле, а - интенсивность света на выходе из анализатора при ненулевом электрическом поле, приложенном к ячейке Керра и направленном под углом 450 к скрещенным анализатору и поляризатору, то можно записать следующее выражение: (4)Колебания естественного света совершаются во всех плоскостях, проходящих через направление распространения луча, во всех направлениях, перпендикулярных лучу. Колебания же поляризованного света совершаются в плоскости, перпендикулярной лучу, но по параллельным направлениям. Свет рассматривается как электромагнитные колебания, распространяющиеся волнами во все стороны от источника света с большой скоростью. В световом колебательном движении различают направление колебаний и направление распространения

Содержание

Введение

1. Что такое ячейка Керра

1.1 Ячейка Керра

1.2Образец PLZT

1.3 Эффект Керра

2. История Открытия эффекта Керра

2.1 Джон КЕРР

3. Применение ячейки Керра

3.1Лазер

3.2 Скорость света

3.3 Пьезоэлектрики

4. Лабораторная работа на тему Эффект Керра

5. Поляризованный Свет

5.1 Естественный и поляризованный свет

5.2 Преломление лучей

5.3 Определение силы двойного лучепреломления минералов

5.4 Определение силы двойного лучепреломления при помощи компенсатора

Заключение

Список литературы

В своей курсовой работе я хочу показать свойства ячейки Керра. Очень Важного устройства в нашей жизни. Я выбрал данную тему потому, что считаю, что эта тема не достаточно хорошо освещена в учебниках физики, а могла бы быть полезна студентам изучающим поляризацию света.

Целью данной курсовой работы является исследование свойств ячейки Керра.