8-мавзу. Сунъий оптик анизотропия: деформация натижасида ҳосил бўлган анизотропия. Кeрр эффекти

8-МАВЗУ. СУНЪИЙ ОПТИК АНИЗОТРОПИЯ: ДЕФОРМАЦИЯ НАТИЖАСИДА ҲОСИЛ БЎЛГАН АНИЗОТРОПИЯ.
КEРР ЭФФЕКТИ

Нурни иккилантириб синдирмайдиган одатдаги шаффоф жисмлар ҳар хил таъсирлар остида нурни иккилантириб синдиришлари мумкин.

Деформация натижасида ҳосил бўлган анизотропия. Иккиланма жисмларнинг механикавий деформацияланишида ҳам вужудга келиши мумкин. Оддий ва ғайриоддий нурлар синдириш кўрсаткичларининг айирмаси вужудга келган оптикавий анизотропиянинг ва нурнинг иккиланиб синишининг ўлчови бўлиши мумкин. Тажрибалар кўрсатадики, бу айирма жисмнинг берилган нуқтасидаги о кучланишга пропорционал:

б

1-rasm.
унда – модданинг хоссаларига боғлиқ бўлган пропорционаллик коэффициенти, – механик кучланиш ( ).
Шишадан ясалган пластинкани ўзаро перпендикуляр ва қутблагичлар орасига жойлаштирамиз (1-расм). Бу қутблагичларнинг ўтказиш текисликликлари билан деформация йўналиши орасидаги бурчак 45˚ ни ташкил қилсин. Шиша деформацияланмаган ҳолда бундай система ёруғлик ўтказмайди. Агар шишани деформацияласак (масалан, бирор ўқ бўйича сиқсак), система орқали ёруғлик ўта бошлайди, шунинг билан бирга, система орқали ўтган нурларда кузатиладиган манзара ранг-баранг полосалар билан қопланган бўлади. Бундай полосаларнинг ҳар бири пластинканинг бир хил деформацияланган жойларига тўғри келади Демак, полосалар жойлашишининг характерига қараб пластинка ичидаги кучланишларнинг тарқалиши ҳақида мулоҳаза юритиш мумкин.
Кучланишларни текширишнинг оптикавий усули мана шу сунъий иккиланма нур синдиришга асослангандир. Тиниқ изотроп материалдан (масалан, целлулоид ёки плексигласдан) ясалган бирор деталнинг ёки конструкциянинг модели ўзаро перпендикуляр қутблагичлар орасига жойлаштирилади. Ўша деталь ёки конструкцияга таъсир қилиши лозим бўлган кучларга ўхшаш кучлар билан моделга таъсир қилинади. Бу вақтда система орқали ўтаётган оқ ёруғликда кузатиладиган манзара кучланишларнинг тарқалишини аниқлаш ва уларнинг катталигини баҳолаш имконини беради.
Қолдиқ кучланишлар ҳам сунъий оптик анизотропия ҳосил қилади. Шунинг учун оптик усул шишадан ясалган маҳсулотларда зарарли кучланишларнинг бор-йўқлигини текшириш учун ишлатилади.
Таъкидлаб ўтиш керакки, целлофан пакетлар нурни иккилантириб синдирувчи ҳисобланади, полиэтилен плёнкалар эса фақат чўзиш натижасидагина иккилантириб синдирувчига айланади.
Электр майдонидаги анизотропия – Керр эффекти. 1875 йилда Керр суюқликларда (аморф қаттиқ жисмларда ҳам) электр майдон таъсирида иккиланма нур синдириш вужудга келишини кашф қилди. Бу ҳодисани Керр эффект деб аталган. 1930 йилда Керр эффекти газларда ҳам кузатилди. Бу эффект фан-техника кенг қўлланилади.
2

2-rasm.
-расмда Керр эффектини суюқликларда кузатиш учун ишлатиладиган қурилманинг схемаси тасвирланган. Қурилма ўзаро перпендикуляр ва қутблагичлар орасига жойлаштирилган Керр ячейкасидан иборат. Керр ячейкаси ичига суюқлик солинган герметик ванначадан иборат бўлиб, унга конденсатор пластинкалари киритилган бўлади. Пластинкалapra кучланиш юборилганда улар орасида амалда бир жинсли электр майдон вужудга келади. Бу майдоннинг кучланганлиги билан қутблагичларнинг ўтказиш текисликлари орасидаги бурчак 45˚ ни ташкил қилади. Муҳит оптик анизотроп, иккилантириб синдирувчи бўлиб қолади ва унинг оптик ўқи векторнинг қўналиши билан устма-уст тушади. Бу майдон таъсирида суюқлик ўзида шундай бир ўқли кристалл хоссаларини вужудга келтирадики, унинг оптикавий ўқи майдон бўйича ориентацияланган бўлади. ва синдириш кўрсаткичларининг айирмаси майдон кучланганлиги нинг квадратига пропорционал бўлади:
,
бу ерда – ёруғликнинг тўлқин узунлиги, – модданинг температурасига ва ёруғликнинг тўлқин узунлигига боғлиқ бўлган Керр доимийси.
Конденсаторда узунликдаги йўл давомида оддий ва ғайриоддий тўлқинлар орасида қуйидаги йўллар айирмаси

ёки қуйидагича фазалар фарқи

ҳосил бўлади, бу ерда – модданинг хоссаларига боғлиқ бўлган пропорционаллик коэффициенти бўлиб, у Керр доимийси билан қуйидагича боғланган .
Бу ифодаларга майдон кучланганлигининг квадрати киради Шунинг учун майдоннинг йўналиши ўзгарганда айирманинг ҳамда фаза фарқининг ишораси ўзгармайди.
Маълум суюқликлар ичида нитробензол ( ) нинг Керр доимийси энг катта бўлиб, у ни ташкил этади.
Керр эффектига суюқлик молекулаларининг оптикавий анизотропияси сабаб бўлади, яъни молекулаларнинг турли йўналишлар бўйича турлича қутбланиши сабаб бўлади. Электр майдон бўлмаганда молекулалар тартибсиз ориентацияланган бўлади, шу сабабли суюқликда умумий анизотропия бўлмайди. Электр майдон таъсир қилганда молекулалар шундай буриладики, натижада уларнинг ё диполь электр моментлари (қутбий молекулаларда) ёки энг кўп қутбланиш йўналишлари (қутбий бўлмаган молекулаларда) майдон йўналиши бўйича ориентацияланиб қолади. Бунинг натижасида суюқлик анизотроп бўлиб қолади. Электр майдоннинг ориентацияловчи таъсирига молекулаларнинг иссиқлик ҳаракати қаршилик кўрсатади. Бу тажриба вақтида температуранинг кўтарилиши билан Керр доимийси нинг камая боришига сабаб бўлади.
Энг кўп молекулаларнинг ориентацияси ҳосил бўлиши учун (электр майдон таъсир эта бошлагач), ёки унинг бугунлай йўқолиб кетиши учун (электр майдоннинг таъсири тўхтатилгач) 10^-10 секундга яқин вақт ўтади. Шундай қилиб, ўзаро перпендикуляр қутблагичлар орасига жойлаштирилган Керр ячейкаси амалда инерциясиз ёруғлик затвори вазифасини бажара олади. Конденсатор пластинкаларида кучланиш бўлмаганда затвор ёпиқ бўлади. Кучланиш уланганда затвор биринчи қутблагичга тушаётган ёруғликнинг кўп қисмини ўтказиб юборади.