Электрооптика

Электроо́птика, раздел оптики, в котором изучаются изменения оптических свойств среды под действием электрического поля. Оптические характеристики среды, такие как величина показателя преломления ${\displaystyle {n}}$ и оптическая активность, зависят от распределения связанных зарядов в среде. Под действием внешнего электрического поля положение электронных и ионных зарядов в среде смещается, что приводит к изменению ${\displaystyle {n}}$ среды.

Если изменение ${\displaystyle {n}}$ пропорционально напряжённости электрического поля ${\displaystyle {\textit {\mathrm {E} }}}$, то среда обладает линейным электрооптическим эффектом (Эффект Поккельса). Такой эффект может наблюдаться в средах, не имеющих центральной симметрии. В центросимметричных средах наблюдается только квадратичный эффект Керра.

Наложение электрического поля на свободные атомы приводит к снятию вырождения и расщеплению энергетических уровней (см. Эффект Штарка), пропорциональному ${\displaystyle {\textit {\mathrm {E} }}^{2}}$ или, в более сильных полях, пропорциональному ${\displaystyle {\textit {\mathrm {E} }}}$. Несовпадение поглощений для различных поляризаций света приводит к наведённому электрическим полем дихроизму.

Другой механизм влияния электрического поля на оптические свойства вещества связан с появлением определённой ориентации в электрическом поле у молекул, обладающих постоянным дипольным моментом. В результате первоначально изотропный ансамбль молекул приобретает свойства одноосного кристалла. Особенно сильно выражен ориентационный эффект в жидких кристаллах. В твёрдых телах при наложении электрического поля наблюдается оптическая анизотропия, обусловленная различием средних расстояний между частицами решётки вдоль и поперёк поля (стрикционный эффект).

Создание лазеров привело к наблюдению не только эффектов в постоянных полях, но и новых явлений, связанных с изменением поляризуемости атомов и молекул при возбуждении. К их числу относится образование фазовых дифракционных решёток в интерференционном поле интенсивных когерентных световых потоков. Характерная особенность электрооптических явлений в полях оптической частоты – их резонансный характер.

Электрооптические явления широко применяются для создания модуляторов света, дефлекторов, оптических индикаторов, для регистрации напряжённости поля в плазме, для исследования строения вещества и др.