커 효과

- 커 효과 실험에서는 전기장의 세기에 따른 결정체의 굴절률 변화를 확인할 수 있다.

- 안전하고 편리한 실험이 가능하다.

커 효과(Kerr Effect)

커 효과란 전기장에 의해 물질의 굴절률이 바뀌는 현상을 말한다. 모든 물질에서 커 효과를 관찰할 수 있으며 일부 액체에서는 보다 강하게 나타난다. 커 효과에는 3가지로 나누어지며 이에 대한 설명은 아래와 같다.

- 전기적 커 효과: 천천히 변화하는 전기장이 걸려있는 특수한 상황에서 나타난다.

- 광학적 커 효과: 부분적인 빛이 단위시간 동안 단위면적에 얼마나 도달했는지에 따라 굴절률의 변화가 일어난다.

- 자기광 커 효과: 빛이 자화된 표면 위에 입사된 뒤에 반사되었을 때 입사광과 반사광에 차이가 만들어진다.

이 실험에서는 직교하는 편광자와 검광자 사이에 정제한 니트로벤젠을 놓고 전극판으로써 빛의 진행방향과 수직으로 전기장을 가할 수 있도록 한다. 니트로벤젠은 다른 액체보다 큰 커 상수를 가지고 있으며 이러한 장치를 커 셀(Kerr cell)이라고 한다.

커 효과 실험 장치에 사용되는 DPSS레이저를 사용하며 레이저로부터 편광된 빛이 커 셀의 전극 사이의 공간을 통과하도록 유도한다. 또한 정상광선과 이상광선의 위상 변화를 확인할 수 있으며 다양한 전기장 강도 또는 전압에 따른 데이터도 확인가능하다.

[실험1] 니트로벤젠에 가해진 전압에 따른 복굴절

니트로벤젠에 인가한 전압 VS 정상광선과 이상광선 사이의 위상 편이의 제곱에 대한 그래프를 얻을 수 있다. 두 물리량 사이의 관계가 근사적으로 선형임을 알 수 있으며 기울기는 커 상수를 나타낸다.

[실험2] 커 셀(Kerr cell)의 반파전압 결정

커 셀에 인가되는 전압에 대한 정상광선과 이상광선 사이의 위상 변화를 기록한다. 또한 전기장의 세기를 다양하게 하여 실험 데이터를 얻으며 반파 전압은 결정되어야 한다.