光学微知识：光学克尔效应

    普通克尔效应是指介质在电场作用下，沿平行和沿垂直于电场方向偏振的光波的折射率n‘和n”发生不同的变化，且它们之间的差值Δn正比于电场的二次方，从而出现感应双折射现象。

    通常，所加电场是直流或低频交变电场。当所加的是光频电场时，如果光足够强,也会发生同样的现象。此时Δn正比于作用在介质中的激光束的光强。这称为光学克尔效应。

    产生光学克尔效应的非线性介质可以是液体、固体、气体或原子蒸气。产生的物理机制、效应的强弱都可以很不相同。有时也可以同时来源于几种不同机制。常见的物理机制有：

    ①在光的作用下能级粒子数分布发生了改变。这适用于有分立能级的原子、分子或固体体系。

    ②在光的作用下电子云分布发生了变化。这适用于原子或固体。

    ③光场感生的电致伸缩效应。这适用于液体、固体和高压气体。

    ④光场引起分子取向发生变化。适用于由各向异性分子组成的有机液体和溶液、分子晶体和液晶等。

    ⑤光场引起分子排列发生变化。适用于例如液态的惰性元素等。

    通过对于来自光学克尔效应的双折射的测量，能够有效地测定各种介质的三阶非线性极化率。由于不同介质产生的光学克尔效应有着不同的机制，通过光学克尔效应的研究还可以进行各种不同物质的物性研究，测量不同的微观参量，例如分子取向的弛豫时间等。