Затворы Керра
В электронном затворе, обеспечивающем предельно высокие скорости, используется так называемая ячейка Керра. Шотландский физик, Керр открыл в 1876 г., что ряд веществ (как твердых, так и жидких) под действием электрического поля становится двоякопреломляющим. Эффект Керра не зависит от направления электрического поля. Это свойство используется в ячейке Керра. Луч света от источника S при помощи линз L и Ь попадает на приемник света R; А ш В — листы поляроида, скрещенные так, что в R свет не проникает. Ячейка Керра К — это сосуд с плоскими стенками, куда наливается выбранная жидкость (нитробензол или ундециловый спирт). В жидкость помещены два плоских металлических электрода. При создании между ними мгновенной разности потенциалов жидкость становится двоякопреломляющей. Это влечет за собой поворот плоскости поляризаци света, проходящего через поляроид А; поэтому теперь некоторое количество света проходит через поляроид В к приемнику. Каждый раз при подаче соответствующего напряжения «затвор» открывается и пропускает свет.
Существенным моментом здесь является то, что скорость реакции жидкости, т. е. время между приложением поля и появлением двойного преломления, настолько мало, что его почти невозможно измерить какимлибо доступным способом. Для некоторых жидкостей оно меньше 1/100 000 000 000 сек — величина необычайно малая.
Предположим теперь, что вместе постоянного электрического поля мы подаем на электроды переменное поле, которое периодически меняется от нуля до максимума. Тогда ячейка Керра превращается в предельно быстродействующий световой затвор, который работает с частотой, равной частоте изменения поля. При помощи простой по конструкции ячейки Керра можно производить прерывание света до 10000000000 раз в секунду.
Ячейки Керра уже нашли применение в ряде важных областей. В частности, такая ячейка была использована для измерения скорости света с очень высокой точностью в лабораторных условиях. Луч света прерывается ячейкой Керра и затем посылается на зеркало, от которого он отражается. Скорость прерывания подбирается путем изменения частоты так, чтобы оптический затвор опять оказался открытым точно через то время, которое нужно свету на путь до зеркала и обратно. Время срабатывания затвора задается подаваемой частотой, которую можно точно определить. Так как теперь известно время, затраченное на прохождение точно измеренного расстояния между ячейкой Керра и зеркалом, то скорость света вычисляется из этих данных непосредственно и притом с большой точностью.
Ячейки Керра используются и в сверхскоростных камерах. В частности, в одной камере была целая последовательность ячеек Керра вокруг линзы, а частота подаваемого напряжения подбиралась так, чтобы получить шесть кадров через 1/100 000 000 сек. За етоль короткий интервал времени свет проходит всего около трех метров. Эта величина ограничивает ту пространственную область, которую можно охватить при помощи фотографий.
Затворы Керра получили новую область применения с появлением лазеров. Высокоскоростные камеры широко используются в технике. При помощи их исследовались взрывы, распространение пламен по трубам и развитие химических реакций. Благодатный объект для подобных исследований —различные неустойчивости в электрических разрядах, в частности связанные с изучением плазмы и управляемыми термоядерными реакциями. Теми же методами изучались взрывные эффекты,вызываемые импульсами мощных лазеров, а также исследовались явления колебаний, порождаемых прохождениями ударных волн через препятствия. Устройства типа ячеек Керра имеют большое будущее также в связи с изучением процессов разрушения деталей машин.
Основы волоконной оптики
Сверхскоростная фотография
Архитектурное освещение