Ячейка Керра
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное учреждение
Высшего профессионального образования
"Забайкальский государственный университет"
(ФГБО УВПО "ЗабГУ")
Кафедра Физики и техники связи
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Чита 2012
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
Введение
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.
1. Что такое ячейка Керра
1.1 Ячейка Керра
Ячейка Керра - устройство, основанное на эффекте Керра - явлении возникновения под действием электрического поля в оптически изотропных средах двойного лучепреломления. Отличается высоким быстродействием ( секунды). Состоит из среды с Керроевской нелинейностью (например, CS2 - сероуглеродом) помещённой между обкладок конденсатора. При прохождении мощного импульса электрического тока через ячейку оптические свойства среды меняются так, что свет меняет направление поляризации при прохождении ячейки.
Ячейка Керра: 1 - образец PLZT; 2 - силиконовая прокладка; 3 - изолятор; 4 - стеклянная пластина; 5 - Канадский бальзам; 6 - провод; 7 - оправа
1.2Образец PLZT
Эффект Керра исследуется на образце состава Pb0,9125La0,0875Zr0,65Ti0,3503 (PLZT). Это вещество имеет величину постоянной Керра на два порядка больше, чем у других веществ, которые используются для демонстрации эффекта Керра. Вещество прозрачно для электромагнитных волн диапазона 0,4 - 5,6 мкм. Образцы такого состава проявляют сегнетоэлектрические свойства, внутри они разбиты на домены, определенным образом поляризованные, которые меняют направление поляризации при включении электрического поля. Зависимость поляризации от величины внешнего электрического поля нелинейная, свойства вещества определяются предысторией поляризации. Вещество используется часто как электрооптический модулятор. Нельзя во время эксперимента превышать напряжение 1000 В, иначе произойдет разрушение PLZТ!
1.3 Эффект Керра
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 , а для необыкновенного - . Разложим разность коэффициентов преломления , как функцию внешнего поля , по степеням . Если до наложения поля среда была неполяризованной и изотропной, то должно быть чётной функцией (при изменении направления поля эффект не должен менять знак). Значит, в разложении по степеням должны присутствовать члены лишь чётных порядков, начиная с . 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. Для большинства веществ , что означает их подобие оптически положительным одноосным кристаллам. Для газов К ~ 10-15 СГСЕ. Для жидкостей К ~ 10-12 СГСЕ. Ещё большими значениями постоянных Керра характеризуются растворы жёстких макромолекул и коллоидные растворы. Для наблюдения К. э. монохроматический свет пропускают через поляризатор П (например, призму Николя) и направляют в плоский конденсатор, заполненный изотропным веществом (ячейка Керра). Поляризатор преобразует естественно поляризованный свет в линейно поляризованный. Если к обкладкам конденсатора не приложено напряжение, то поляризация света, проходящего через вещество, не изменяется и свет полностью гасится второй призмой Николя А, повёрнутой на 90 по отношению к первой (анализатором). 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. Из-за разной скорости распространения фазы колебаний электрического вектора у необыкновенной волны Ен и обыкновенной Е0 волн по выходе из ячейки не совпадают, в результате чего результирующая световая волна оказывается эллиптически поляризованной и частично проходит через анализатор. Если между ячейкой Керра и анализатором А поставить компенсатор К, преобразующий эллиптически поляризованный свет в линейно поляризованный, то поворотом компенсатора можно снова доби