什麼是克爾效應

指與電場二次方成正比的電感應雙折射現象。放在電場中的物質，由於其分子受到電力的作用而發生取向(偏轉)，呈現各向異性，結果產生雙折射，即沿兩個不同方向物質對光的折射能力有所不同。這一現象是1875年J.克爾發現的。後人稱它為克爾電光效應，或簡稱克爾效應。

在外電場作用下，液體就成為光學上的單軸晶體，其光軸同電場方向平行。通常的作法是：把液體裝在玻璃容器中，外加電場通過平行板電極作用在液體上，光垂直於電場方向通過玻璃容器，以觀察克爾效應。這種裝置稱為克爾盒。這時兩個主要折射率n0與ne，分別稱為正常與反常折射率。容器中的液體稱為正或負雙折射物質，取決於ne-n0值的為正或負。

入射光通過克爾盒後，分裂成兩個分別以相速с/n0與с/ne傳播的線偏振光（с是真空中的光速），其偏振方向（電矢量方向）分別與外加電場垂直或平行。相速之差引起這兩個偏振光之間的相位差δ。如果入射光是波長為λ0的單色光，則

式中x是光通過電場作用下媒質的程長，即平行板電極的長度。

克爾由實驗發現:ne-n0=Bλ0E-2，這裏E是電場強度，B是和材料特性有關的常數，稱為克爾常數。克爾常數與絕對温度T成反比。用標準的光學方法，可由實驗確定出材料的克爾常數。如果λ0以釐米計，E以靜電伏特/釐米計，二硫化碳的克爾常數為3.226×10-7;聚乙醛為－23.00×10-7；硝基苯為+346.0×10-7。

在某些晶體中還觀察到和電場一次冪成正比的雙折射現象，稱為泡克耳斯效應。有時泡克耳斯效應掩蓋了克爾效應。但在立方晶系或非晶態材料中則只有克爾效應。

克爾效應的主要應用是光電轉換。把克爾盒放在兩隻相互正交的偏振器之間就成為克爾快門，其開關時間約為10-9s。它已用於激光調製器。

ins and H. E. White，Fundamentals of Optics，4th ed.， McGraw-Hill， New York，1976.