高等光学-光在各向异性介质中的传播2-电光效应.pdfVIP

高等光学 ——光在各向异性介质中的传播 二、电光效应 北京交通大学 理学院物理系 2016.12 1 主要内容 1. 自然双折射与感应双折射 2. 电光效应的描述 3. 泡克尔斯效应 4. 克尔效应 5. 电光效应的应用 1、自然双折射与感应双折射 单轴晶体 自然双折射 光在各向异性 介质中的传播 双折射 双轴晶体 感应双折射 自然双折射：由于晶体结构自身的各向异性决定，光在其内传播时 产生的双折射现象，又叫晶体的固有双折射。 感应双折射：当光通过有加电场、超声场或磁场的晶体时，将产生 与外场作用有关的双折射现象，又叫晶体的感应各向异性。 1、自然双折射与感应双折射 感应双折射： —外界的各种因素引起晶体介电系数 ε变化 —引起折射率n变化 —改变光的传播性质 n   r r 电光效应：由电场引起的折射率变化； 磁光效应：由磁场引起的折射率变化； 弹光效应：由应力引起的折射率变化。 2、电光效应的描述 各向同性的、均匀的、线性的、稳定光学介质，在不受 任何外电场作用时，其光学性质是稳定的。 对该介质施加一个外电场，当外电场足够强、以致于强 8 到足以和原子的内电场（≈3×10 V/cm）相比拟时，原子 的内电场就会受到强烈的影响，原子的形状和能级结构等 等就会发生一系列畸变；与之相应，介质的光学性质也会 发生改变——即介质的折射率发生改变，折射率的改变量 与外加电场密切相关、并且是外电场的显函数。 D εE D   E i 0 ij j j 弱场下：ε和 εij 均为常数，与场强无关。 实际上：随作用在介质上的电场强度的变化而变化，强场 下更加明显。 2、电光效应的描述 设外电场E 沿主对称轴方向施加在晶体上， 此时，D 与E 同向。 D 2 3     D E E E  1 2 3 0 (， ， ，均为常数) arctan 1 2 3 E