Керр ефект, Керр явище, виникнення подвійного променезаломлення в оптично ізотропних речовинах, наприклад рідинах і газах, під впливом однорідного електричного поля. Відкритий Дж. Керр в 1875. В результаті До. е. газ або рідина в електричному полі набуває властивостей одноосного кристала (див. Крісталлооптіка ), оптична вісь якого направлена уздовж поля.
Для спостереження До. е. монохроматичне світло пропускають через поляризатор П (наприклад, призму Николя) і направляють в плоский конденсатор, заповнений ізотропною речовиною (вічко Керр, див.(дивися) мал. ). Поляризатор перетворить природно поляризоване світло в лінійно поляризований (див. Поляризація світла ). Якщо до обкладань конденсатора не прикладена напруга, то поляризація світла, що проходить через речовину, не змінюється і світло повністю гаситься другою призмою Николя А, поверненою на 90° по відношенню до першої (аналізатором). Якщо до обкладань прикладена напруга, то лінійно поляризована світлова хвиля в речовині розпадається на дві хвилі, поляризовані уподовж поля Е н (незвичайна хвиля) і під прямим кутом до поля Е 0 (звичайна хвиля), які поширюються з різними швидкостями. Із-за різної швидкості поширення фази коливань електричного вектора в незвичайної хвилі Е н і звичайною Е 0 хвиль після виходу з вічка не збігаються, внаслідок чого результуюча світлова хвиля виявляється еліптично поляризованою і частково проходить через аналізатор. Якщо між вічком Керр і аналізатором А поставити компенсатор До, поляризоване світло, що перетворює еліптично, в лінійно поляризований, то поворотом компенсатора можна знову добитися повного гасіння світла аналізатором. Знаючи кут повороту компенсатора, можна обчислити величину подвійного променезаломлення: D n = n н - n про , де n н і n про — показники заломлення для незвичайної і звичайної хвиль.
Величина подвійного променезаломлення прямо пропорційна квадрату напруженості електричного поля: D n = nke 2 (закон Керр). Тут n — показник заломлення речовини у відсутності поля, до — постійна Керр. Постійною Керр називають також величину В = nk l ( l — довжина світлової хвилі). Постійні Керр до і В можуть бути позитивними або негативними. Їх величини залежать від агрегатного стану речовини, температури, а також від структури молекул речовини. Для газів до ~ 10 -15 СГСЕ. Для рідин до ~ 10 -12 СГСЕ. Ще більшими значеннями постійних Керр характеризуються розчини жорстких макромолекул і колоїдні розчини.
Пояснення До. е. було дано П. Ланжевеном (1910) і М. Борном (1918). Електричне поле прагне обернути молекули речовини так, щоб їх електричний дипольний момент був направлений уздовж поля Е. Електричне поле не лише орієнтує молекули, але і створює в молекулах додатковий дипольний момент. Це істотно, наприклад, для інертних газів, атоми яких у відсутності поля не володіють дипольним моментом. В результаті дії поля в речовині виникає певна орієнтація часток. При цьому умови поширення в речовині світлових хвиль, поляризованих вздовж і поперек поля, виявляються різними (див. Подвійне променезаломлення ). Тепловий рух перешкоджає орієнтації атомів і молекул тому постійна Керр убуває із зростанням температури. Вимірюючи постійні Керр, можна обчислити еліпсоїд оптичної полярізуємості, що дозволяє отримати важливу інформацію про структуру молекул .
В змінному електричному полі До. е. залежить від швидкості переорієнтації молекул при зміні знаку поля. Ця швидкість для низькомолекулярних рідин дуже велика (часи зміни орієнтації < 10 - 9 сік ). Тому при частоті електричного поля < 10 9 гц інтенсивність світла, що проходить через аналізатор, слідуватиме за коливаннями електричного поля (з подвоєною частотою) практично без запізнювання. Таким чином, вічко Керр може працювати як модулятор світлового потоку, що має важливе прикладне значення (див. Керр вічко ).
Окрім описаного електрооптичного До. е. у 1876 Керр було виявлено магнітооптичне явище (магнітооптичний ефект Керр) при спостереженні віддзеркалення світла від полірованої поверхні полюса магніта. Магнітооптичний До. е. полягає в тому, що плоско поляризоване світло, відбиваючись від намагніченого феромагнетика, стає еліптично поляризованим; при цьому велика вісь еліпса поляризації повертається на деякий кут по відношенню до плоскості поляризації падаючого світла. Падаюче світло при спостереженні магнітооптичного До. е. Має бути поляризований в плоскості падіння або нормально до неї, оскільки при всякій іншій поляризації явище ускладнюється появою еліпсної поляризації, викликаної віддзеркаленням від металевої (ненамагніченою) поверхні (див. Металооптика ).
Поява еліпсної поляризації і обертання плоскості поляризації спостерігається також при проходженні світла через тонкі намагнічені феромагнітні плівки (див. Фарадея ефект ). Обидва магнітооптичні явища мають схожу природу і пояснюються квантовою теорією. Магнітооптичний До. е. знайшов широке вживання при вивченні доменної структури феромагнетиків (див. Домени,Магнітооптика ).
Літ.: Волькенштейн М. Ст, Будова і фізичні властивості молекул, М., 1955; його ж, Молекулярна оптика, М. — Л., 1951; Соколів А. Ст, Про магнетооптічеських явища у феромагнетиках, «Успіхи фізичних наук», 1953, т. 50, ст 2, с. 161; його ж, Оптичні властивості металів, М., 1961.
