elektrooptikai hatások
(Kerr-effektus, Kerr-jelenség, Kerr-konstans, Kerr-cella, Kerr-féle zár, Pockels-effektus)

Elektromos tér hatására átlátszó anyagokban létrejövó optikai jelenségek.
Az átlátszó anyagok (pl. víz, benzol) elektromos térbe helyezve kettős törővé válnak (Kerr-effektus, 1875-ben John Kerr [1824-1907] angol fizikus fedezte fel).

A Kerr-effekust (kerr jelenség) bemutató kísérlet
P = polarizátor
B = fényrekesz
A = analizátor
L = lencse
E = ernyő
A polarizátort és az analizátort úgy állatják be, hogy rezgési síkjaik egymásra merőlegesek legyenek. Ekkor az ernyőre nem jut fény. Ha azonban a nitrobenzolt tartalmazó cellában elhelyezett két elektródra áramot kapcsolnak a fény polarizációs síkját elliptikusan elfodítja és az ernyő kivilágosodik.

A Kerr-effektus a Kerr-cellában, egy folyadékot vagy gázt tartalmazó üvegcellában figyelhető meg, amelybe két kondenzátor lemez merül és amelyen a fényt az elektromos mezőre merőlegesen bocsátják át.
A két fő törési index: n_o (az ordináris) és n_e (az extraordináris).
A cellában a terjedés sebességének különbsége a λ hullámhosszú monokromatikus fényből keletkezett két hullám közt δ fáziskülönbséget hoz létre:

δ=(n_o-n_e)x/λ

ahol x a fény útjának hossza a cellában.

Kerr azt is kimutatta empirikusan, hogy

(n_o-n_e)/λ=BE²

ahol
E - a tér erőssége
B - egy konstans, melyet Kerr-konstansnak neveznek (Jellemző az anyagra és közelítően fordítottan arányos a termodinamikai hőmérséklettel.

Ezt a tulajdonságot használja ki a Kerr-cella, a lézerberendezésekben használt nagyfrekvenciás optikai zár (egészen 10¹⁰ Hz-ig).
A Kerr-féle zár (shutter) folyadékkal, pl. nitrobenzollal töltött Kerr-cellából áll, amelyet keresztezett polarizátorok közé helyeznek. Az elektromos mezőt úgy állítják be, hogy merőleges legyen a fénysugár tengelyére és 45°-os a polarizátor tengelyére. Erőtér nélkül nincs optikai út a rendszerben. Az erőtér bekapcsolásakor a nitrobenzol kettőstörővé válik, és utat nyit a keresztezett polarizátorok közt.

A Pockels-effektust (1893-ban Friedrich Pockels [1865-1913] fedezte fel) ugyancsak elektromos tér hatására fellépő kettős törés, azonban a Kerr-effektustól eltérő módon csak speciális szimmetriatulajdonságokkal rendelkező kristályokban fordul elő. A hatást a nagy sebességű optikai zárként (kb. 5 ns) és sugármodulátorként működő Pockels-cellában használják.

A filmek optikai hangrögzítését is Kerr-cellával oldották meg.
Elvi működése a baloldai ábrán, "eredménye" a jobboldali ábrán látható.
(A hangjel modulálja a Kerr-cellára kerülő áramot.)

Felhasznált irodalom