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Concept
Effet Kerr
Résumé
L'effet Kerr est un phénomène de biréfringence créée dans un matériau par un champ électrique. Cela se caractérise par l'existence de deux indices de réfraction différents : un rayon lumineux peut être séparé en deux rayons lorsqu'il entre dans ce matériau. La biréfringence induite varie, contrairement à l'effet Pockels, selon le carré du champ électrique appliqué, c.-à-d. selon son intensité. Les matériaux présentent en général un effet Kerr très peu visible, ce dernier étant plus prononcé dans certains liquides. Cet effet a été découvert en 1875 par le physicien écossais John Kerr.
Cet article commence par décrire l'effet Kerr « normal », correspondant au cas où le champ électrique est statique ou évoluant lentement, puis expose l'effet Kerr optique, le champ électrique extérieur étant alors celui correspondant au rayon lumineux, d ́où notamment une variation à des fréquences optiques. Il existe aussi l'.
Un champ électrique statique appliqué à un matériau peut provoquer une biréfringence dans ce matériau : la lumière se propage suivant un indice de réfraction différent selon que sa polarisation est orthogonale ou parallèle au champ électrique. Cet effet électro-optique, dit effet Kerr statique, se traduit par une différence entre les deux indices correspondant qui vaut :
où est la longueur d'onde de la lumière, est la constante de Kerr et l'amplitude du champ électrique.
Le comportement de ce matériau est alors équivalent à celui d'une lame à retard contrôlée, dont le changement de polarisation de lumière le traversant peut être paramétré par l'amplitude du champ électrique statique.
Le champ de polarisation présent dans le matériau dépend du champ électrique appliqué d'une façon non linéaire
où ε0 est la constante diélectrique du vide et le tenseur de susceptibilité électrique d'ordre n du milieu (tenseur d'ordre n+1). Pour un milieu linéaire, seul le premier terme existe. L ́effet Kerr est un effet non linéaire lié au troisième terme.
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