ЭЛЕКТРООПТИКА

ЭЛЕКТРООПТИКА

       

раздел оптики, в к-ром изучаются изменения оптич. свойств среды под действием электрич. поля и вызванные этими изменениями особенности вз-ствия оптического излучения (света) со средой, помещённой в поле. Наложение электрич. поля на свободные атомы или др. квантованные системы приводит к снятию вырождения и расщеплению энергетических уровней, пропорциональному квадрату напряжённости поля или (в более сильных полях) его первой степени. В результате этото линии испускания и поглощения распадаются на ряд компонент, отличающихся не только частотой, но и поляризацией (см. ШТАРКА ЭФФЕКТ); несовпадение поглощений для разл. поляризаций света приводит к наведённому полем дихроизму. Кроме того, поскольку каждой линии поглощения соответствует своя дисперсионная кривая, несовпадение последних для разл. поляризаций света связано с анизотропией электронной поляризуемости и проявляется в малоинерционном (10-13—10-14 с) наведённом электрич. полем двулучепреломлении среды (электрический Керра эффект, Поккельса эффект).

Другой механизм влияния электрич. поля на оптич. свойства в-ва связан с определённой ориентацией в поле молекул, обладающих постоянным дипольным моментом, или анизотропией поляризуемости. В результате у первоначально изотропного ансамбля молекул появляются св-ва одноосного кристалла. Характерное время ориентационных процессов колеблется от 10-11—10-12 с для газов и чистых жидкостей до 10-2 с и больше для коллоидных растворов, молекул, аэрозолей и т. п. Особенно сильно выражен ориентационный эффект в жидких кристаллах (время релаксации =10-8с). В тв. телах при наложении электрич. поля наблюдается появление оптической анизотропии, обусловленной установлением различий в средних расстояниях между ч-цами решётки вдоль и поперёк поля (стрикционный эффект). Как ориентационный, так и стрикционный эффекты не только дают существ. вклад в эффект Керра, но и приводят к изменению интенсивности и деполяризации рассеянного света под влиянием электрич. поля (т. н. дитиндализм).

Появление лазеров привело к наблюдению в электрич. полях оптич. частоты многих электрооптич. эффектов, известных ранее для пост. поля (напр., оптич. Щтарка и Керра эффекты, оптич. стрикционный эффект и др.), а также к наблюдению новых явлений Э., связанных с изменением поляризуемости атомов и молекул при их возбуждении. К их числу относится явление образования фазовых дифракц. решёток в интерференц. поле интенсивных когерентных световых потоков. Характерной особенностью электрооптич. явлений в полях оптич. частоты является их резонансный характер.

Электрооптич. явления широко применяются для создания устройств управления оптич. излучением (модуляторы, дефлекторы, оптич. фазовые решётки и др.) и оптич. индикаторов (жидкокрист. дисплеи, цифровые индикаторы и др.), для регистрации напряжённости поля, напр. в плазме по эффекту Штарка, а также для исследования строения в-ва, внутримол. процессов, явлений в растворах и кристаллах и т. п. Большую роль электрооптич. явления играют в нелинейной оптике (см. САМОФОКУСИРОВКА СВЕТА).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ЭЛЕКТРООПТИКА

- раздел оптики, в к-ром изучаются изменения оптич. свойств среды под действием электрич. поля и вызванные этими изменениями особенности взаимодействия оптич. излучения со средой, помещённой в электрич. поле. Оптич. характеристики любой среды, такие, как величина показателей преломления для разл. поляризаций света и оптическая активность, зависят от распределения связанных зарядов в среде. Если среда находится под действием внеш. электрич. поля, то положение зарядов как электронных, так и ионных в ней несколько смещается. Это приводит к изменению эллипсоида показателей преломления и вектора гирации среды.

Величина внеш. электрич. поля Е, как правило, много меньше внутр. поля среды. Поэтому изменение оптич. свойств оказывается довольно малым и соотношение, описывающее эти свойства, может быть представлено в виде ряда по степеням внеш. поля:

Соотношение (*) описывает эллипсоид показателей преломления в диэлектрич. негиротропной среде. Из малости внеш. поля Е следуют неравенства

Для сред, где коэф.в левой части (*) можно ограничиться двумя членами, в этом случае среда обладает линейным электрооптич. эффектом ( Поккельса эффект). Такой эффект может наблюдаться только в средах, не имеющих центральной симметрии. В центросимметрич-ных средах и наблюдается только квадратичный Керра эффект. Эффекты более высокого порядка пока не наблюдались. Наведённое электрич. полем двупреломле-ние (анизотропия поляризуемости) — малоинерционный эффект

Наложение электрич. поля на свободные атомы или др. квантованные системы приводит к снятию вырождения и расщеплению энергетич. уровней (см. Штарка эффект), пропорциональному или в более сильных полях Несовпадение поглощений для разл. поляризаций света приводит к наведённому электрич. полем дихроизму.

Другой механизм влияния электрич. поля на оптич. свойства вещества связан с определ. ориентацией в поле молекул, обладающих постоянным дипольным моментом или анизотропией поляризуемости. В результате у первоначально изотропного ансамбля молекул появляются свойства одноосного кристалла. Характерное время ориентационных процессов колеблется от для газов и чистых жидкостей до с и больше для коллоидных растворов, молекул, аэрозолей и т. п. Особенно сильно выражен ориентационный эффект в жидких кристаллах (время релаксации с), в них наблюдается целый ряд электрооптич. эффектов. В твёрдых телах при наложении электрич. поля наблюдается появление оптической анизотропии, обусловлен, установлением различий в ср. расстояниях между частицами решётки вдоль и поперёк поля (стрикционный эффект). Как ориентационный, так и стрикционный эффекты не только дают существ, вклад в эффект Керра, но и приводят к изменению интенсивности и деполяризации рассеянного света под влиянием электрич. поля (т. н. дитиндализм).

К числу электрооптич. эффектов относится также электрогирация— изменение оптич. активности под действием электрич. поля. Однако этот эффект значительно меньше эффектов Поккельса и Керра.

Появление лазеров привело к наблюдению в электрич. полях оптич. частоты многих электрооптич. эффектов, известных ранее только для постоянного поля, а также к наблюдению новых явлений Э., связанных с изменением поляризуемости атомов и молекул при их возбуждении. К их числу относится образование фазовых дифракционных решёток в интерференц. поле интенсивных когерентных световых потоков. Характерная особенность электрооптич. явлений в полях оптич. частоты — их резонансный характер.

Электрооптич. явления широко применяются для создания устройств управления оптич. излучением (модуляторы света, дефлекторы, оптич. фазовые решётки и др.) и оптич. индикаторов (жидкокристаллич. дисплеи, цифровые индикаторы и др.), для регистрации напряжённости поля, напр, по эффекту Штарка в плазме, а также для исследования строения вещества, внутримолекулярных процессов, явлений в растворах и кристаллах и т. п.

Лит.: Блинов Л. М., Электро- и магнитооптика жидких кристаллов, М., 1978: Ярив А., Юх П., Оптические волны в кристаллах, пер. с англ., М., 1987. В. Н. Парыгин, В. А. Замков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.