موضوع مقاله: اثر کر | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اثر کر | مقدمه: اثر کر، همچنین اثر الکترواپتیکی درجه دوم (اثر QEO) نامیده می‌شود، که تغییر ضریب شکست ماده در پاسخ به یک میدان الکتریکی اعمال شده است. | ## بخش 1: اثر کر | اثر پاکلز متناسب با میدان الکتریکی است اما در اثر کر شاهد تغییرات غیر خطی ضریب شکست ماده با میدان الکتریکی اعمالی هستیم. دو مورد ویژه از اثر کر معمولاً در نظر گرفته می‌شود، که عبارتند از اثر کر الکترواپتیکی یا اثر کر DC، و اثر کر اپتیکی یا اثر کر AC. اثر الکترواپتیکی کر اثر کر الکترواپتیکی کر یا اثر کر DC، مورد خاصی است که یک میدان الکتریکی خارجی که به صورت آرام تغییر می‌کند برای آن به کار برده می‌شود. تحت تأثیر این، نمونه دوشکستی، که ضریب شکست‌های مختلفی برای نور قطبیده موازی یا عمود بر میدان به کار برده شده، به دست می‌آید. اختلاف در ضریب شکست، Δn، به وسیله فرمول زیر داده می‌شود: که λ طول موج نور، K ثابت کر و E قدرت میدان الکتریکی است. این اختلاف در ضریب شکست باعث می‌شود تا ماده زمانیکه نور به آن در جهت عمود بر میدان برخورد می‌کند شبیه یک صفحه موج عمل کند. اگر ماده بین دو قطبشگر خطی (عمود برهم) قرار گیرد، زمانیکه میدان الکتریکی خاموش می‌باشد هیچ نوری عبور داده نمی‌شود، درحالی‌که تقریباً همه نور برای مقدار بهینه میدان الکتریکی به کار برده شده عبور داده خواهد شد. مقادیر بالای ثابت کر، اجازه عبور کامل نور را برای یک میدان الکتریکی کوچک اعمال شده می‌دهد. بعضی مایعات قطبی، مانند نیتروتولوئن (C۷ H۷ NO۲ ) و نیتروبنزن (C۶ H۵ NO۲ ) ثابت‌های کر خیلی بزرگی را نمایش می‌دهند. از آنجاییکه اثر کر به تغییرات میدان خیلی سریع پاسخ می‌دهد، سلول کر مکرراً برای مدوله نور استفاده می‌شود. به خاطر اینکه اثر کر نسبتاً ضعیف است، یک سلول کر ممکن است ولتاژهایی به بزرگی ۳۰ کیلو ولت را برای اینکه کاملاً شفاف شود، لازم داشته باشد. | ## بخش 2: اثر کر | از معایب دیگر سلول‌های کر این است که بهترین مواد برای این سلول‌ها، سمی می‌باشند. بعضی بلورهای شفاف برای مدولاسیون کر استفاده می‌شوند، اگر چه آنها ضرایب کر کوچکتری دارند. در محیطی که تقارن معکوس ندارد، اثر کر به‌طور کلی به وسیله اثر پاکلز بسیار قوی تری پوشانده می‌شود. اثر کر هنوز وجود دارد، با این وجود، در بیشتر موارد می‌تواند به‌طور مستقل از توزیع‌های اثر پاکلز آشکارسازی شود. اثر کر اپتیکی اثر کر اپتیکی یا اثر کر AC، اثری است که در آن میدان الکتریکی به علت وجود خود نور است. این تغییر در ضریب شکست مسئول اثرات اپتیکی غیر خطی خود کانونی، مدولاسیون خود فازی و ناپایداری مدولاسیونی و نیز اساسی برای مدلاکینگ لنزهای کر می‌باشد. اثر کر مگنتو اپتیکی اثر کر مگنتو اپتیکی، پدیده‌ای است که نور از یک ماده مغناطیده که دارای یک صفحه قطبش به‌طور جزئی چرخیده می‌باشد بازتاب می‌کند. نظریه اثر کر DC برای یک ماده غیر خطی، قطبش الکتریکی P وابسته به میدان الکتریکیE است: که ε۰ تراوایی خلأ و χn مؤلفه مرتبه nام پذیرفتاری الکتریکی محیط است. برای یک محیط خطی، تنها عبارت اول این معادله مهم می‌باشد و قطبش به‌طور خطی با میدان الکتریکی تغییر می‌کند. برای موادی که اثرکر در آن قابل چشم پوشی نمی‌باشد، عبارت سوم، عبارت χ۳ مهم می‌باشد، که عبارت‌های مرتبه زوج به خاطر تقارن معکوس محیط کر حذف می‌شوند. در نظر داشته باشید که میدان الکتریکی خالص E به وسیله یک موج نوری با فرکانس w به همراه یک میدان الکتریکی خارجی E۰ تولید می‌شود: که Eω بردار دامنه موج می‌باشد. | ## بخش 3: اثر کر | برای اثر کر DC، ما می‌توانیم از همه عبارت‌ها به غیر از عبارت‌های خطی و مرتبه سوم چشم پوشی کنیم: که مشابه با رابطه خطی بین قطبش و میدان الکتریکی یک موج به اضافه یک عبارت پذیرفتاری غیر خطی متناسب مجذور دامنه میدان خارجی می‌باشد. برای محیط غیر متقارن (مثلاً مایعات) این تغییر در پذیرفتاری القا شده یک تغییر در ضریب شکست در جهت میدان الکتریکی به وجود می‌آورد: که λ۰ طول موج خلأ و K ثابت کر برای محیط می‌باشد. یک سلول کر با یک میدان عرضی می‌تواند به عنوان یک صفحه موج قابل سوئیچ عمل کند، که صفحه قطبش یک موجی که از داخل آن عبور می‌کند را می‌چرخاند. مقادیر K وابسته به محیط می‌باشد که برای آب از مرتبه‌ای در حدود منفی ۱۴ و برای نیتروبنزن از مرتبه منفی ۱۲ است. برای بلورها، پذیرفتاری محیط به‌طور کلی یک تانسور خواهد بود و اثر کر یک تغییر شکلی در این تانسور می‌دهد. اثر کر AC در اثر کر اپتیکی یا AC، یک پرتو شدید نور در محیط می‌تواند میدان الکتریکی مدوله کننده را فراهم می‌کند، بدون نیاز به اینکه یک میدان خارجی به کار رود. ترکیب این با معادله قطبش و برداشتن تنها عبارت‌های خطی و عبارت‌های شامل χ(۳)|Eω|۳: مثل قبل این یک پذیرفتاری خطی با عبارت غیر خطی اضافی می‌باشد: از آنجاییکه که n ۰=(۱+χLIN)۱/۲ ضریب شکست خطی است. با استفاده از یک بسط تیلور برای χNL <<n ۰۲، این یک شدت وابسته به ضریب شکست را می‌دهد: که n۲ ضریب شکست غیرخطی مرتبه دوم است و I شدت موج می‌باشد. مقادیر n ۲ نسبتاً کوچک برای بیشتر موارد می‌باشد، برای شیشه‌ها نوعاً از مرتبه منفی ۲۰ است؛ بنابراین شدت‌های پرتو (مانند آنچه که لیزرها تولید می‌شود) برای تولید تغییرات قابل توجه در ضریب شکست از طریق اثر کر AC ضروری هستند. اثر کر اپتیکی خودش را به صورت مدولاسیون خودفازی، فاز خودالقایی و انتقال فرکانس یک پالس نوری زمانیکه آن از میان یک محیط حرکت می‌کند نشان می‌دهد. از نظر فضایی، یک پرتو شدید نور در یک محیط، یک تغییر در ضریب شکست محیط را تولید خواهد کرد که الگوی شدت عرضی پرتو را تقلید خواهد کرد. | ## جمع‌بندی | برای نمونه، یک پرتو گوسی در نتیجه یک پروفایل ضریب شکست گوسین، شبیه به لنزهای با ضریب شکست متغیر می‌باشد.