第二章电光效应
电光效应
晶体的电光效应介质因电场作用而引起折射率变化的现象称为电光效应，介质折射率和电场的关系可表示为：+++=20bEaE n n (1)式中n 0是没有外加电场（E =0）时的折射率，a 和b 是常数，其中电场一次项引起的变化称为线性电光效应，由Pokels 于1893年发现，故也称为Pokels 效应；由电场的二次项引起的变化称为二次电光效应，由Kerr 在1875年发现，也称Kerr 效应，在无对称中心晶体中，一次效应比二次效应显著得多，所以通常讨论线性效应。
尽管电场引起折射率的变化很小，但可用干涉等方法精确地显示和测定，而且它有很短的响应时间，所以利用电光效应制成的电光器件在激光通信、激光测距、激光显示、高速摄影、信息处理等许多方面具有广泛的应用。
[实验目的]研究铌酸锂晶体的横向电光效应，观察锥光干涉图样，测量半波电压； 学习电光调制的原理和实验方法，掌握调试技能； 了解利用电光调制模拟音频光通信的一种实验方法；[实验原理]1． 晶体的电光效应按光的电磁理论，光在介质中传播的速度为210)(-==μεn c c ，ε为介电系数，是对称的二阶张量，即ji ij εε=，由此建立的D 和E 的关系为：j j i i E D ε= （3,2,1,=j i ) (2) 即：333232131332322212323132121111E E E D E E E D E E E D εεεεεεεεε++=++=++= 在各向同性的介质中，εεεε===332211，D 和E 成简单的线性关系，光在这类介质中以某一确定速度传播；但在各向异性的介质中，一般情况下各方向的折射率却不再相同，所以各偏振态的光传播速度也不同，将呈现双折射现象。
如果光在晶体中沿某方向传播时，各个方向的偏振光折射率都相等，则该方向称为晶体的光轴。
若晶体只含有一个这样的方向，则称为单轴晶体。
通常用折射率椭球来描述折射率与光的传播方向、振动方向的关系。
6-02电光、旋光效应
1 2
I0
sin2 (
no3V )
V V / 4
I线 性
交变输出光强
区
I
I0
I
电光晶体
N1
N2
0
V
V
/4
V
信 号
调制电信号
源
V
8
电光效应的应用
• 2.高速光闸
• 电光晶体以及具有电光效应的溶液对电场 的响应时间很短，～10-9s，在这一时间内可
以达到半波电压
• 打开或截止光路
，右旋θ，共转过2θ。
B
l
2
18
磁致旋光的应用
• 单通光闸：旋转方向与磁场方向有关
45
19
自动控制溶液浓度
转过角
转过 角
截止
光电探测器
浓度改变，
转过 角
导通 量糖术
20
光通信
• 使激光电矢量振动面偏转，再通过偏振片
对光强进行调制
(i)
I I (i)
交变信号源i
21
磁光克尔效应
• Magneto-optic Kerr effect (MOKE) • 被磁性介质反射的光，其偏振态发生变化 • 如果介质的磁性变化，对光的反射率也相应变化 • 依据介质磁矩相对于入射面的取向，分为三种
光的入射面
材料表面
y
x 极向MOKE 纵向MOKE 横向MOKE
z
nR nL 右旋
14
菲涅耳复合棱镜
• 将左旋石英和右旋石英三棱镜光轴平行依 次组合，做成复合棱镜
• 右旋晶体中，nR < nL ；左旋晶体中nL<nR
电光效应
电光效应由于仪器不同，有2种实验数据 1-6号：用万用表测量晶体的V T —曲线；晶体的尺寸： 45.00x6.28x1.70mm 折射率：29.20=n 激光波长：635nm 数据表格 直流偏压(V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 万用表电压(V) .178 .163 .356 .812 1.481 2.43 3.40 4.38 5.61 6.70 7.69 直流偏压(V) — 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 万用表电压(V) — 8.84 9.43 10.09 10.00 10.15 10.109.54 8.82 8.05 7.15 直流偏压(V) — -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 万用表电压(V) — 0.425 0.890 1.5812.493.634.705.776.917.908.61 直流偏压(V) — -110 -120 -130 -140 -150 -160 -170 -180 -190 -200 万用表电压(V)—9.449.629.8610.01 9.799.198.377.486.565.431． 作晶体的V T —曲线，并由曲线求出半波电压；140V反向：*正向：+2． 用调制法测定铌酸锂晶体的半波电压在V 200±之间，共出现 3 次倍频，电压分别是：135V, 0V , 141V 半波电压：（135+141）/2=138v 计算铌酸锂晶体的电光系数22r ：22r =7．13x10-10cm/V （文献6.8－7.0x10-10cm/V ）一般误差不超过10%7号往后：只有正向电压，半波电压出现在700伏左右；会出现一次或两次倍频。
电光系数同上。
注意作图要求：坐标纸、铅笔作图，数据点是否清晰标出，轴上的分度，变量名称、单位是否标出，是否有图名思考题及参考答案1． 本实验没有会聚透镜，为什么能看到锥光干涉？如何根据锥光干涉图调整光路？ 没有会聚透镜时，需要用毛玻璃屏，经过毛玻璃屏漫反射产生各种不同方向的光。
电光效应
电光效应
泡克尔斯效应引起的相位差： 泡克尔斯效应引起的相位差：
∆ϕ p =
其中
2π
λ
3 no rV
—— 线性电光效应
no—o 光在晶体中的折射率； 光在晶体中的折射率； V —电压； 电压； r — 电光常数。 电光常数。
• 优点 ：响应时间短，外加电压低，克尔效应的 响应时间短，外加电压低， 十分之一。 十分之一。 • 应用 : 电光开关、电光调制器。 电光开关、电光调制器。 如军用固体激光测距机。 如军用固体激光测距机。
电光效应
泡克尔斯效应(1893年 (2) 泡克尔斯效应(1893年)
P1 K K′ P2 ′
·
电光晶体
·
泡克尔斯盒
+ 。 。-
• 不加电场→ P2 无透射光 不加电场→ • 加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方向附 加电场→晶体变双轴晶体→
加了双折射效应→ 有透射光。 加了双折射效应→ P2 有透射光。
电光效应
3. 磁致双折射效应
在外磁场作用下， 在外磁场作用下，某些非晶体也会显示出双 折射性质， 人为磁致双折射效应。 折射性质，称人为磁致双折射效应。 佛克脱效应： 佛克脱效应：发生于蒸汽中 科顿-穆顿效应：发生于液体中 科顿-穆顿效应：
ne − no = cλ0H
λo—光在真空中的波长； 光在真空中的波长； 光在真空中的波长 H—磁场强度； 磁场强度； C— 常数。 常数。
F ne − no = k S
光弹性效应
人为双折射产生的e光与 光与o光的位相差为 经人为双折射产生的 光与 光的位相差为
k⋅d ⋅2 π F ne − no + π = ∆ϕ = ⋅ +π λ λ S F 不同→ 不同→ 各处 不同→各处 ∆ϕ 不同→出现干涉条纹 S F 变→ ∆ϕ →干涉情况变。 变 干涉情况变。 S
电光效应
1. 一次电光效应和晶体的折射率椭球
在主轴坐标中，折射率椭球及其方程为
x2 y 2 z 2 2 2 1 2 nx ny nz
式中nx、ny、nz为椭球三个主轴方向上的折射 率，称为主折射率
折射率椭球
对于单轴晶体（如本实验所用的LN晶体）有nx = ny = no， nz = ne，于是
4
1 [1 cos( U m sin t )] 2 2 U
2U
1 [1 sin( U m sin t )] 2 U
U 1 [1 ( m )sin t ] 2 U
即
T sin t
调制器输出的信号和调制信号虽 然振幅不同，但是两者的频率却 是相同的，输出信号不失真，为 线性调制
输出信号仍是“倍频”失真的信号
直流偏压U0在0伏附近或在 U 附近变化时， 由于工作点不在线性工作区，输出波形将失真 当 U 0 U 2 ，Um> U 时，调制器的工作点虽然选定 在线性工作区的中心，但不满足小信号调制的要求，工作 点虽然选定在了线性区，输出波形仍然是失真的。
物理实验中心网址：
性电光效应
物理实验中心网址：
电光效应
物理实验指导
2. LN晶体的横向电光调制
横向电光调制器如下图所示：
起偏器的偏振方向平行于电光晶体的x轴，检偏器的偏振方向平行于y轴，因 此入射光经起偏器后变为振动方向平行于x轴的线偏振光，它在晶体的感应轴 x′和y′上的投影的振幅和相位均相等，将位于晶体表面（z=0）的光波设为
电光效应
物理实验指导
三、实验原理
电光效应：对晶体外加电场产生的人为双折射的现象。 电光效应分为： 一次电光效应（普克尔斯效应）：介质折射率变化正比于电场强度 二次电光效应（克尔效应）：介质折射率变化正比于电场强度的平方
耦合波导理论
第二章线性电光效应的耦合波理论 2001年，She 等人提出一种全新的理论，它从麦克斯韦方程出发，考虑二阶非线性极化强度(也就是只考虑线性电光效应)，忽略其余高阶极化强度，推出关于线性电光效应的耦合波方程，得到在电场作用下的晶体中光的两个独立电场分量的解析解。
这种方法，可运用于研究光在任意一个方向的电场作用下沿任意方向传播的各种线性电光效应的情况，并且不单可以用于研究光的振幅调制，也可以容易去解决光的相位调制问题。
另外对于给定的一个晶体(点群)，能根据需要利用该理论进行优化设计。
这全新的耦合波理论相对折射率椭球理论来说，它的物理图象清晰，得到的结果是解析解，不用再作任何数学变换。
我们不单可以方便地进行优化设计，而且也可用于电光调制器等电光器件性能的分析。
它的出现拓展电光材料的选择范围和优化调制器的调制方式，从而引起了电光效应研究领域内新一轮的探索。
2.1 理论推导波在介质中传播时，能够通过介质内的非线性极化而相互作用将导致形形色色的非线性光学现象，如高次谐波、参量转换、受激散射等等。
电光效应就是其中的一种非线性光学现象。
电(波)与光(波)的互作用，实质上又可以看作是几个处于不同波段的电磁波在非线性介质中的波耦合过程，因此可以象非线性光学那样，通过求解耦合波方程来获得电光作用的有关知识。
对于普克尔效应，是入射波为光+)(ω电波)(m ω产生一个输出光波)(m ωω+的三波耦合过程。
对于电光效应，它涉及到的是光与物质的相互作用，光是由麦克斯韦方程或场方程描述，物质体系是由光学布洛方程描述。
于是我们采用类似非线性光学方法，首先给出相应的非线性极化强度，把电场所感生的附加极化矢量当成一个微扰量P ∆，再将它视为新的极化光源引入麦克斯韦波动方程，通过整理最后可得到相应的耦合波方程。
线性电光效应耦合波理论就是以麦克斯韦波动方程为基础和出发点推导出来的。
我们可以由麦克斯韦方程组和物质方程推导出：220222)()]([)(t t P t c t E t E NLS ∂∂-=∂⋅∂+⨯∇⨯∇με （2-1） 根据矢量运算规则，E E E 2)(∇-⋅∇∇=⨯∇⨯∇ （2-2）这样可得：2202222)()]([)()]([t t P t c t E t E t E NLS ∂∂-=∂⋅∂+∇-⋅∇∇με （2-3） ε 为介质的相对介电张量，0μ为真空中的磁导率，c 为真空中的光速，E （t ）为介质中的总电场强度，)(t P NLS 为只与电场强度E(t)有关的介质非线性极化强度，暂不考虑旋光效应。
高等光学-光在各向异性介质中的传播2-电光效应
1二、主要内容电光效应：由电场引起的折射率变化； 磁光效应：由磁场引起的折射率变化； 弹光效应：由应力引起的折射率变化。
—>外界的各种因素引起晶体介电系数ε变化—>引起折射率n变化—>改变光的传播性质感应双折射：rr n με=++221E n ε()2312n n bE aE ++=二次电光效应/克尔效应（KDP(磷酸二氢钾)晶体外形图●光轴方向：x3轴；●四次旋转-反演对称轴：●二次旋转对称轴：KDP晶体外形图KDP晶体的线性电光张量：外加电场E 后，KDP晶体的折射率椭球方程为222222++n z n y n x eo oKDP晶体外形图由偏振光干涉理论：()hUdn d n n oe o λγπλπ32+-=纵向泡克尔斯效应横向泡克尔斯效应()hUdn d n n oe o λγπλπ32+-=光波传播方向与外电场方向垂直，无需透明电极有关，可提高d/h 来降低半波电压；存在自然双折射引起的相位差，易受温度影响。
-光波x’1x’1x’3DV yz yx zV通过检偏器输出的光强I与通过起偏器输入的光强I0之比I/I0为：δI光束通过玻璃光楔后的偏转若光线沿x 2′轴方向入射，振动方向为x 1′轴方向，则根据前面的分析可知：光在下面棱镜中的折射率为：在上面棱镜中，由于电场与该棱镜的x 3方向相反，所以折射率为：因此，上下光的折射率之差为：光束穿过偏振器后的偏转角为:式中，h 为x 3方向晶体宽度，l 为光线传播方向晶体的长度。
3633'121E n n n o o γ+=↓3633'121E n n n o o γ-=↑3633'1'1E n n n n o γ-=-=∆↓↑36333633U n Dhl E n D l o o γγθ==41The end。
光电效应
3、当入射光的频率大于极限频率时，光电流 强度与入射光的强度有关。
从光电管阴极射出的光电子具有一定的动能，
为了测量光电子的动能，可以在光电管的两个电
极上加上反向电压，如图所示，用于阻止光电子
到达阳极。
第二章 波粒二象性 第一节 光电效应
实验
一、光电效应
❖ 1.什么是光电效应? 物体在光的照射下发射电子的现象，
称为光电效应。发射出来的电子称为光电 子。
疑问：光电子的发射与什么因素有 关呢？为了研究这个问题，我们来 认识一种光学器件。
光电管
1.光电管就是利用光电效应把光信号转变 成电信号的一种传感器。
巩固练习
1、在演示光电效应的实验中，原来不带电 的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照 射锌板时，验电器指针张开一个角度，如图 所示，这时 ( B ) A．锌板带正电，指针带负电 B．锌板带正电，指针带正电 C．锌板带负电，指针带正电 D．锌板带负电，指针带负电
2、若用绿光照射某种金属板不能发生光电效 应，则下列哪一种方法可能使该金属发生光 电效应（ ）
❖ 4.光电流强度的决定因素：当入射光频率ν>ν0 时，光电流随入射光强度的增大而增大.
A．光电子的动能随照射光频率的增大而增大 B．光电子的初速度与照射光的频率成正比 C．光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大
6、用绿光照射一光电管能产生光电效应，欲使光电 子从阴极逸出时的最大初动能增大应（ ）
A．改用红光照射
B．增大绿光的强度
D
C．增大光电管上的加速电压
探究光电流的大小
电光效应和电光调制
电光效应和电光调制当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应。
1875年克尔（Kerr）发现了第一个电光效应。
即某些各向同性的透明介质在外电场作用下变为各向异性，表现出双折射现象，介质具有单轴晶体的特性，并且其光轴在电场的方向上，人们称这种光电效应为克尔效应。
1893年普克尔斯（Pokells）发现，有些晶体，特别是压电晶体，在加了外电场后，也能改变它们的各向异性性质，人们称此种电光效应为普克尔斯效应。
电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间（可以跟上频率为1010Ｈｚ的电场变化），因此被广泛用于高速摄影中的快门，光速测量中的光束斩波器等。
由于激光的出现，电光效应的应用和研究得到了迅速发展，如激光通信、激光测量、激光数据处理等。
一．实验目的1．掌握晶体电光效应和电光调制的原理和实验方法。
2．观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。
3．学会用简单的实验装置测量LN（LiNbO3铌酸锂）晶体半波电压。
观察电光调制的工作性质。
二．仪器用具电光效应实验仪，电光调制电源,LN晶体横向电光调制器，接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表。
三．实验装置与原理（一）实验装置（1）电光效应实验仪面板如图所示。
（2）晶体电光调制电源：调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源、单一频率振荡器（振荡频率约为1kHz）、音乐片和放大器组成，电源面板上有三位半数字面板表，可显示直流电压值。
晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的“极性”键改变，直流电压的大小用“偏压”旋钮调节。
调制信号可由机内振荡器或音乐片提供，此调制信号是用装在面板上的“信号选择”键来选择三个信号中的任意一个信号。
所有的调制信号的大小是通过“幅度”旋钮控制的。
通过前面板上的“输出”插孔输出的参考信号，接到二踪示波器的一个通道与被调制后的接收信号比较，观察调制器的输出特性。
电光效应的原理及应用
电光效应的原理及应用概述电光效应是指在某些物质中由于电场的作用而引发的光学现象。
这种现象最早是由法国物理学家亨利·贝克勒尔于1888年发现的，他观察到在一些晶体中，当施加电场时，晶体会发出光线。
电光效应在科学和工程领域中有着广泛的应用，特别是在光电信息技术和光电器件中。
原理电光效应的原理基于晶体的电光效应，晶体是一类特殊的材料，具有非线性光学特性。
当施加电场时，晶体中的正负电荷分布会发生变化，从而使晶体的光学性质也发生改变。
具体来说，电光效应的原理可以通过以下几个方面来解释：1.库仑效应：库仑效应是电光效应的基础，它描述了电场对晶体中电子和离子的相互作用。
根据库仑效应，电场会使晶体中的正负电荷发生位移，从而产生极化效应。
2.变折射率效应：电场的作用会影响晶体的折射率，即光线在晶体中传播时的方向和速度。
当施加电场时，晶体的折射率会发生变化，从而使光线的传播方向产生偏转。
3.双折射效应：某些晶体在电场作用下会表现出双折射现象，即光线在晶体中会分裂成两束，并且传播方向发生变化。
这种双折射效应可以用来制造波片和光电器件。
应用电光效应在光电信息技术和光电器件中有着广泛的应用，以下列举一些常见的应用：1.电光调制器：电光调制器是一种利用电光效应来调制光信号的器件。
它可以根据施加的电场强弱来调节光的强度和相位，从而实现光信号的调制和控制。
2.晶体光学器件：电光效应可以用来制造各种各样的晶体光学器件，如波片、光栅、光纤光开关等。
这些器件在光通信、光谱分析等领域中有重要的应用。
3.光学传感器：利用电光效应可以制作各种光学传感器，用于检测和测量光信号的强度、相位和频率等。
光学传感器广泛应用于环境监测、生物医学、工业检测等领域。
4.光电调制器：电光效应可以用来制造光电调制器，用于将电信号转换成光信号，或将光信号转换成电信号。
光电调制器在光通信和光电信号处理中发挥着重要的作用。
5.光存储器件：电光效应可以用来制造光存储器件，用于存储和读取光信息。
光电效应
式中(1/2)mv^2是脱出物体的光电子的初动能。
金属内部有大量的自由电子，这是金属的特征，因而对于金属来说，I项可以略去，爱因斯坦方程成为hυ=(1/2)mv^2+W 假如hυ<W,电子就不能脱出金属的表面。
对于一定的金属，产生光电效应的最小光频率(极限频率) u0。
由hυ0=W确定。
相应的极限波长为λ0=C/υ0=hc/W。
发光强度增加使照射到物体上的光子的数量增加，因而发射的光电子数和照射光的强度成正比。
算式在以爱因斯坦方式量化分析光电效应时使用以下算式：光子能量= 移出一个电子所需的能量+ 被发射的电子的动能代数形式： hf=φ+Em φ=hf0 Em=(1/2)mv^2 其中h是普朗克常数，h = 6.63 ×10^-34 J·s，f是入射光子的频率，φ是功函数，从原子键结中移出一个电子所需的最小能量，f0是光电效应发生的阀值频率，Em是被射出的电子的最大动能， m是被发射电子的静止质量，v是被发射电子的速度注：如果光子的能量（hf）不大于功函数（φ），就不会有电子射出。
功函数有时又以W标记。
这个算式与观察不符时（即没有射出电子或电子动能小于预期），可能是因为系统没有完全的效率，某些能量变成热能或辐射而失去了。
爱因斯坦因成功解释了光电效应而获得1921年诺贝尔物理学奖。
基于外光电效应的电子元件有光电管、光电倍增管。
光电倍增管能将一次次闪光转换成一个个放大了的电脉冲，然后送到电子线路去，记录下来。
内光电效应当光照在物体上，使物体的电导率发生变化，或产生光生电动势的现象。
分为光电导效应和光生伏特效应（光伏效应）。
单光子光电效应我们常说的光电效应为单光子光电效应，每个电子同一时间只吸收一个光子。
多光子光电效应当单位体积内同时相互作用的能量子的数目大到使得发射光的能量子可以从几个入射能量子中取得能量，这就是多光子光电效应1931年，M．Göpper-Mayer用量子力学计算了辐射与原子系统的相互作用的问题，预言了在足够高的光强下，多光子吸收即多光子光电效应是存在的。
晶体的电光效应
基础物理实验报告一、实验目的1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法2、了解电光效应引起的晶体光学性质的变化和观察汇聚偏振光的干涉现象3、学习测量晶体半波电压和电光常数的实验方法二、实验原理电光效应电场施加在晶体上，会使晶体的折射率发生变化，这种现象称之为电光效应。
通常将电场引起的折射率变化由下式表示：式中a和b为与E0无关的常数，n0为E0=0时的折射率。
由一次项aE0引起的折射率变化称为一次电光效应，也称为线性电光效应或Pokells 效应；由二次项aE20引起的折射率变化称为二次电光效应，也称为平方电光效应或Kerr 效应。
一次效应只存在于不具有对称中心的晶体中，二次电光效应则可能存在于任何物质中，通常一次效应比二次效应显著。
晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应。
纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向平行时产生的电光效应；横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里的传播方向垂直时产生的电光效应。
观察纵向电光效应最常用的晶体是KDP，而观察横向电光效应则常用铌酸锂（LiNbO3）类型的晶体。
本实验主要研究铌酸锂（LiNbO3）的一次电光效应。
在未加电场前，铌酸锂是单轴晶体。
当线偏振光沿光轴方向通过晶体时，不会产生双折射。
但如在铌酸锂晶体的X轴施加电场，晶体将由单轴晶体变为双轴晶体。
这时沿Z轴传播的偏振光应按特定的晶体感应轴X’和Y’进行分解，因为光沿这两个方向偏振的折射率不同。
类似于双折射中o光和e光的偏振态的讨论，由于沿X’和Y’的偏振分量存在相位差，出射光一般将成为椭圆偏振光。
由晶体光学可以证明，这两个方向的折射率：，电光调制原理当光经过起偏器P后变成振动方向为OP的线偏振光，进入晶体 (z = 0) 后被分解为沿x′和y′轴的两个分量，因为OP与x’轴、y’轴的夹角都是45º，所以位相和振幅都相等。
即AOEOEyx=='')()(，于是入射光的强度为：222*2)()(AOEOEEEIyx=+=⋅∝''当光经过长为l的LN晶体后，x′和y′分量之间就产生位相差ϕ，即：⎪⎩⎪⎨⎧==-ϕiyxAelEAlE)()(''（13）从检偏器A（它只允许OA方向上振动的光通过）出射的光为)('lEx和)('lEy在OA轴上的投影之和()(1)iy oE A eϕ-=-（14）于是对应的输出光强为：2*22()()()[(1)(1)]2sin /22i i o y oy o A I E E e e A ϕϕϕ-∝=--= （15）将输出光强与输入光强比较，再考虑（11）式和（12）式，最后得到：22sin sin ()22o i I V I V πϕπ== （16） i I I /0为透射率，它与外加电压V 之间的关系曲线就是光强调制特性曲线，见图3。
光电效应资料
【1】光电效应1、光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。
赫兹于1887年发现光电效应，爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应。
金属表面在光辐照作用下发射电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。
光波长小于某一临界值时方能发射电子，即极限波长，对应的光的频率叫做极限频率。
临界值取决于金属材料，而发射电子的能量取决于光的频率而与光强度无关，这一点无法用光的波动性解释。
还有一点与光的波动性相矛盾，即光电效应的瞬时性，按波动性理论，如果入射光较弱，照射的时间要长一些，金属中的电子才能积累足够的能量，飞出金属表面。
可事实是，只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，光子的产生都几乎是瞬时的，不超过十的负九次方秒。
正确的解释是光必定是由与波长有关的严格规定的能量单位(即光子或光量子)所组成。
光电效应里，电子的射出方向不是完全定向的，只是大部分都垂直于金属表面射出，与光照方向无关,光是电磁波，但是光是高频震荡的正交电磁场，振幅很小，不会对电子射出方向产生影响.光电效应说明了光具有粒子性。
相对应的，光具有波动性最典型的例子就是光的色散。
只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应。
当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。
在入射光一定时，增大光电管两极的正向电压，提高光电子的动能，光电流会随之增大。
但光电流不会无限增大，要受到光电子数量的约束，有一个最大值，这个值就是饱和电流。
所以，当入射光强度增大时，根据光子假设，入射光的强度（即单位时间内通过单位垂直面积的光能）决定于单位时间里通过单位垂直面积的光子数，单位时间里通过金属表面的光子数也就增多，于是，光子与金属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，饱和电流也随之增大。
光电效应的衍生(一)反常光生伏特效应：光生伏特效应一般光生电压不会超过Vg=Eg/e,但某些薄膜型半导体被强白光照射会出现比Vg高的多的光生电压，称反常光生伏特效应。
光电子学中的电光效应及其应用
光电子学中的电光效应及其应用随着科技的不断发展，光电子学的研究也越来越深入。
光电子学是关于光与电子的相互作用的研究，而电光效应就是其中一项关键内容。
一、什么是电光效应电光效应是指在某些晶体物质中，当电场作用在其表面或内部时，会使一些电子受激发而跃迁到更高的能级，从而产生偏极化现象，使该物质的折射率发生变化。
这个现象也叫作“电光 Kerr 效应”。
电光 Kerr 效应可以分为线性和非线性两种：线性 Kerr 效应是指电场之间的响应是线性的，而非线性 Kerr 效应则发生在高强度电场下，其响应是非线性的。
二、电光效应的应用1. 激光通信激光通信中，光脉冲需要在通信线路中传输，因此需要解决光速度受到介质折射率影响的问题。
利用电光 Kerr 效应可实现光速控制和光相位调制，从而减轻传输过程中光速的影响。
2. 光存储电光 Kerr 效应也可用于光存储器件中。
制造一种高负度的Kerr 晶体，可用于制造快速、高分辨率的光存储器件。
光子在Kerr 晶体中的传输速度约为真空中的光速的 0.5 倍，可以极大地加快数据传输速度。
3. 光开关利用电光 Kerr 效应，可以制造光开关，即将电信号转换成光信号的器件。
光开关可以用在光纤通信系统中，有效降低光信号的噪声。
同时，其快速、稳定、精确的开合速度使其可以被应用在分子电路中。
4. 高分辨率显微镜电光 Kerr 效应可用于实现高分辨率显微镜。
在传统显微镜中，焦点仅能在轴向上调整，而沿侧向偏移时需要重新聚焦。
利用Kerr 玻璃可制造具有光学性能的非线性透镜，使焦点可以在轴向和侧向上进行控制。
5. 光学计算机电光 Kerr 效应也可用于光学计算机的实现。
传统的计算机需要耗费大量电力进行数据处理，但光学计算机可以在使用光传输信号时避免耗费力量。
利用 Kerr 效应，可以实现光学计算器件，加速数据处理速度。
三、总结电光 Kerr 效应具有广泛的应用前景，在光通信、光存储、光开关、显微镜等领域都有重要的应用。
物理实验技术中的电光效应测量方法与技巧
物理实验技术中的电光效应测量方法与技巧引言：电光效应是指在电场或电流的作用下，材料中的光学性质发生变化的现象。
它在实际应用中有着广泛的用途，例如在光电子学、光学通信和光谱分析等领域中都得到了广泛的应用。
本文将探讨物理实验技术中的电光效应测量方法与技巧。
一、电光效应的基本原理电光效应是基于物质在电场或电流作用下改变其折射率的特性。
当电场或电流通过某些材料时，电子束在材料中的运动速度和方向发生变化，从而改变了光在该材料中的传播方式。
这种变化以不同的方式表现出来，例如偏振方向旋转的泽曼效应和光的折射率随电场变化的光电效应。
二、电光效应的测量方法在物理实验技术中，我们常用的方法包括旋转半波电压法和驱动电压法。
1. 旋转半波电压法旋转半波电压法是一种常用的电光效应测量方法。
它利用电场的作用使光通过一个偏振片，并通过改变应用在样品上的电压来观察光的强度变化。
当电压达到半波电压时，光的强度将最小。
通过测量不同电压下光的强度变化，可以得到电光系数的值。
2. 驱动电压法驱动电压法是实验中另一种常用的电光效应测量方法。
它利用电场的作用使光通过样品，并通过改变电压信号的频率或振幅来观察光的强度变化。
通过测量驱动电压信号和光强度的关系，可以得到电子响应时间和电光响应的信息。
三、电光效应测量技巧在进行电光效应的测量时，我们需要掌握一些实用的技巧，以确保实验结果准确可靠。
1. 温度控制温度对于电光效应的测量有着重要的影响。
由于温度变化会导致物质结构的改变，从而影响了电光系数的值。
因此，在进行测量前需要对温度进行精确控制，并记录下实验中使用的温度值，以便后续的数据分析。
2. 校准装置在进行电光效应测量时，需要使用校准装置来校准仪器，以确保准确的测量结果。
校准装置可以是一个已知电光系数的样品，通过与该样品进行比较来检验测量装置的准确性。
3. 光路调节光路调节是电光效应测量中不可忽略的环节。
确保光路调节准确可靠，能够保证实验中光的传输和检测的准确性。
电光效应
2
电光效应
• 当介质中存在足够大的外加电场时，会扰 乱原子内场，导致介质光学性质的显著变 化，当光波通过此介质时，其传输特性就 受到影响而改变，这种现象称为电光效应 • 在晶体未加外电场时，主轴坐标系中，折 射率椭球由如下方程描述：
x2 y2 z2 + 2 + 2 =1 2 nx ny nz
3 ϕn = 2π nx′ L = 2π L (n0 − 1 n0 γ 63 Ez ) 2 λ λ 3 ϕn = 2π ny′ L = 2π L (n0 + 1 n0 γ 63 Ez ) λ λ 2
x′ y′
20122012-4-1
17
电光相位延迟
• 相位差为 3 3 ∆ϕ = ϕn − ϕ n = 2π Ln0γ 63E z = 2π n0γ 63V λ λ • 式中的 V = Ez L 是沿 z 轴加的电压； • 当电光晶体和通光波长确定后，相位差的变 化仅取决于外加电压，即只要改变电压，就 能使相位成比例地变化 • 当相位差为π时加的电压值，称为“半波电 V 压”，通常用 π 或Vλ /2 表示：
1 1 ′2 + ( 2 − γ 63 Ez ) y′2 = 1 ( 2 + γ 63 Ez ) x n0 n0
20122012-4-1
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电光相位延迟
• 当一束线偏振光沿着 z 轴方向入射晶体，且 E 矢量 沿 x 方向，进入晶体 (z=0) 后即分解为沿 x’ 和 y’方 向的两个垂直偏振分量。由于二者的折射率不同， 则沿x’ 方向振动的光传播速度快，而沿 y’ 方向振动 的光传播速度慢，当它们经过长度 L 后所走的光程 分别为 nx’L 和ny’L，这样，两偏振分量的相位延迟 分别为
电光效应实验报告
一、实验目的1. 了解电光效应的基本原理和现象。
2. 通过实验验证电光效应在不同条件下的表现。
3. 掌握实验仪器的使用方法。
4. 培养观察、分析和解决问题的能力。
二、实验原理电光效应是指当液晶分子受到外加电场作用时，其分子排列发生改变，从而引起液晶的光学性质发生变化的现象。
这种变化主要体现在液晶的折射率上，从而实现对光的调制作用。
三、实验仪器与材料1. 液晶样品2. 电源3. 电极板4. 电压调节器5. 显微镜6. 光源7. 光电探测器8. 数据采集系统四、实验步骤1. 将液晶样品放置在电极板之间，确保样品与电极板紧密接触。
2. 打开电源，调节电压调节器，使外加电压为0V。
3. 打开光源，调整光路，使光束垂直照射到液晶样品上。
4. 使用显微镜观察液晶样品的透光情况，记录观察结果。
5. 逐渐增加外加电压，观察液晶样品的透光情况，记录不同电压下的观察结果。
6. 重复步骤4和5，分别在不同光源波长下进行实验，记录观察结果。
7. 使用光电探测器检测液晶样品的透光率，记录数据。
8. 将实验数据输入数据采集系统，进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 在外加电压为0V时，液晶样品的透光情况与未施加电场时基本相同。
2. 随着外加电压的增加，液晶样品的透光率逐渐降低，表现出电光效应。
3. 不同电压下，液晶样品的透光率与外加电压之间存在一定的线性关系。
4. 在不同光源波长下，液晶样品的透光率随外加电压的变化趋势基本相同，但不同波长的光对电光效应的影响程度有所不同。
5. 通过数据处理，可以得到液晶样品的电光系数。
六、实验讨论1. 实验结果表明，电光效应在不同条件下均有明显表现，验证了电光效应的基本原理。
2. 实验过程中，液晶样品的透光率与外加电压之间存在线性关系，符合电光效应的理论预期。
3. 不同光源波长对电光效应的影响程度不同，说明液晶材料对不同波长的光具有不同的电光特性。
4. 实验过程中，电源、电极板和电压调节器的质量对实验结果有一定影响，应选用质量较好的实验器材。
第22讲 电光效应
直线
全波片
1 V (n ) (n 0,1,2.....) ★当晶体上加电场 / 4 时， 2
E 2 x' E 2 y ' 2 ( ) 1 A1 A2
正椭圆
四分之一波片 半波片
(2n 1) (n 0,1,2.....) ★当晶体上加电场V / 2 时，
令交叉项为零 45o
令交叉项为零 45o
1 1 1 2 2 2 [ 2 63 Ez ]x` [ 2 63 Ez ] y` 2 z 1 n0 2 nx` ny ` ne
1 1 2 63 E z 2 nx n0 ' 1 1 E 63 z 2 2 ny n ' 0 1 1 2 2 nz ne '
9
坐标系的变换：将外电场作用下变形了的折射率椭球找 到一个新的坐标系，将其主轴化。
x y z 2 2 63 xyEz 1 2 n0 nz
2 2 2
x`2 y`2 z 2 2 2 1 2 nx` ny ` ne
坐标变换 新坐标系
原坐标系
x cos y sin
22.1 电光效应
某些晶体受到外加电场作用，其折射率发生改变，当光通过 此介质时，其传输特性发生改变，这种现象称为电光效应。
介质的折射率成为外电场的函数，即 n E n0 E E 1 或写成： 2 E E 2 n E 代表Pockel效应，是线性电光效应，只存在于非中心对称
由上式可以看出，施加外电场后，KDP晶体的折射率椭球方程 中出现了交叉项，说明折射率椭球的主轴发生了转动，变成 “非主轴化”。
电光效应产生的原因
电光效应产生的原因电光效应是指当光照射到某些物质表面时，会产生电子的释放现象。
这一现象的发现具有重要的科学意义，不仅为光电技术的发展奠定了基础，还为量子力学的建立提供了实验依据。
那么，电光效应产生的原因是什么呢？我们需要了解光的本质。
光是由光子组成的，光子是光的基本单位，具有能量和动量。
当光照射到物质表面时，光子会与物质中的原子或分子相互作用。
这种作用可以导致电子的激发和释放，从而产生电流。
电光效应与物质的能级结构有关。
物质中的原子或分子具有能级，电子处于不同的能级上。
当光照射到物质表面时，光子的能量可以被电子吸收，使电子从低能级跃迁到高能级。
当电子从高能级返回到低能级时，会释放出多余的能量，这部分能量就可以转化为电流。
电光效应还与光的频率有关。
根据普朗克的能量量子化假设，光子的能量与光的频率成正比。
因此，当光的频率越高时，光子的能量也越大。
当光的频率超过一定阈值时，光子的能量可以克服物质的束缚力，将电子从物质中释放出来，形成电流。
电光效应还与物质的导电性质有关。
导电性质是指物质中自由电子的存在和运动。
当光照射到导电物质表面时，光子的能量可以激发导电物质中的自由电子，使其脱离原子或分子的束缚，从而形成电流。
总结起来，电光效应的产生原因可以归结为以下几点：光的作用下，光子与物质中的电子相互作用，使电子激发和释放；物质的能级结构决定了电子的跃迁和能量释放；光的频率决定了光子的能量大小；物质的导电性质决定了电子的运动情况。
电光效应的研究为光电技术的发展提供了重要的实验依据。
光电器件如光电二极管、光电倍增管等都是基于电光效应原理设计的。
此外，电光效应还为量子力学的建立提供了重要的实验证据。
爱因斯坦通过对电光效应的深入研究，提出了光子假设，为量子力学的发展做出了巨大贡献。
电光效应产生的原因可以归结为光子与物质中的电子相互作用，使电子激发和释放。
物质的能级结构、光的频率以及物质的导电性质都对电光效应起着重要的影响。
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• 从电的角度来看，物质系统是正、负电荷 （或偶极子）束缚在一 起组成的。
•施加外电场必然会引起内部束缚电荷分布及电性 质的变化，从而导致物质光学特性的变化。这种 电致光学性质的变化统称为广义电光效应。 •其光性质的变化包括光的频率、振幅、相位、偏 振状态、传播方向等的变化。利用电场来控制光 的变化，无疑有广泛的科学技术价值。 效应与电场成正比的称为线性电光效应，与电场 平方成正比的称为平方（或非线性）电光效应。
3．光波导中电光改向与调制 • 如图2－７所示；
•在光波导层的表面制作叉 指形电极，加上电压后波 导层内的折射率将呈周期 性变化，好似一个“光 栅”。如果光以θ角入射， 在 2θ 方向上将得衍射光线， 衍射光的强度 I 随电压 V 变 化。 2 （ＢＶ） • Ｉ＝Ｉ ｓｉｎ •式中Ｂ是与波导层折射率 O 及电光系数有关的系数。
１、氢原子的线性斯塔克效应 在外电场中原子光谱 线的分裂，归因于原子能 级的简并。
•主量子数 n 一定的能级,含有 若干角量子数l和磁量子数 m 不同的量子态。无外场时这 些量子态具有近似相同的能 量， •施加外电场以后，简并被部 分地或全部地解除。 •简并解除后，不同组合量子态 将具有不同的能量。一个简并 能级便分裂为多个能级。
•氢原子第一激发态的行为好象一个偶极矩的行为3ea0 的 电偶极子的行为，它相对外场E有三种取向：
•一种是平行外场，一种是反平行外场场，还有一体是垂 直外场取向,
•对应的附加能量是－3 e a0 E, 3 e a0 E和 0
•因 此 ， 在 外 电 场 中 ， n ＝ 2 的 能 级 分 裂 成 三 个 级 。 对n＝3的能级，会作类似分裂。由于能级的分裂， n ＝3和n ＝2能级之间的跃迁谱线，将由一条谱线分裂为 多条谱线。可能的跃迁如图2－2所示。
１、氢原子的线性斯塔克效应 •氢原子的第一激发态（n＝ 2）就是四度简并的，标 明 这 四 个 量 子 态 的 波 函 数 可 记 为 ψ2,0,0 ， ψ2,1,0 ， ψ2,1,1，ψ2,1,-1。施加外电场后，组合量子态为
•Ψ1＝１／2（ ψ2,0,0－ψ2,1,0）；
•Ψ２＝１／2（ ψ2,0,0＋ψ2,1,0）
第2节 泡克尔斯效应
•1893年德国物理学家泡克尔斯发现 •原本具有双折射的晶体，当加上直流或低频电压时，晶体的 双折射特性会发生变化，后来人们称它为泡克尔场效应。
•泡克尔斯广泛地研究了这个效应，确认电压诱 发的这双析射效应正比于所加电压或电场的一 次方，故又称它为线性电光效应。 •线性电光效应仅在无中心对称的晶体中存在，在 32 种晶体对称性中，有 20 种显示泡克尔斯效应， 有泡克尔斯效应的晶体同样也具有压电效应。
• 两个互相垂直的光振动的位相差为π。式中Ｖ λ/２称为半波电压。它是使二者之间产生λ/２ 的光程差或π的相位差所加的电压。这时ＫＤ Ｐ出射的仍然是线偏振光，但偏振方向正好平 行偏振器Ｐ２的偏振化方向，从ＫＤＰ出来的 为椭圆偏振光，对应不同的电压，从Ｐ２出射 的光强为 • I = I 0 sin2Δφ/ 2 = I 0 sin2 [π/ 2 • V/Vλ/2] (2-3) • 这就是利用泡克尔斯效应进行电光强度或振 幅调制和光开关的原理。
不加外电场，对单轴晶体，光 轴沿Z方向，当光沿Z轴方向 传播不会发生双折射；相应于 主折射率轴分别为n0、ne（n0 为对寻常光O光， ne对非常光 e光的折射率），沿X、Y轴的 主折射率没有差别， 若沿Z轴方向加电场E，这时晶体不再是单轴晶体，而成为双 轴晶体，X、Y轴也不再是主轴，Xˊ、Yˊ轴却成为主轴。当光 振动平行于Xˊ轴，相应的主折射率变成nxˊ，光传播的速度为 υzˊ；当光振动平行于Yˊ轴，相应的主折射率变成nyˊ，光传 播的速度为υz″；光振动沿不同方位有不同折射率和传播速度。 电场改变了主轴，并使两个主轴折射率有了差异。
类似地，由 ψ2,1,1， ψ2,1,-1的线性组合可得两个组合 量子态。后两个组合量子态能量位移为零， ψ1的能量位移为3ea0E，ψ2的能量位移为一3ea0E ， 其中a0为玻尔半径，e为电子电量，E为外电场强度。
１、氢原子的线性斯塔克效应
•这种能量位移量，很象一个偶极子与外电场下 之间的相互作用能。
• 斯塔克效应的观察不如后面将要叙述 的塞曼效应那么容易。因为原子的内电场 很强。以氢原子基态为例，玻尔轨道附近 的电场高达5X109 V/cm，106 V／cm的外电 场（已不易产生）较之内电场也只算得是 一个微拢。因此，在原子物理学中斯塔克 效应远不如塞曼效应那样引人注意和感兴 趣。但近些年随着里德堡原子的发现和产 生这种原子技术的提高，斯塔克效应的价 值又开始受到重视。
３、里德堡原子和斯塔克效应
对于原子，存在大量激发态，一个原子中如果有一个电子处于主 量子数n很大的高激发态，便称为里德堡（Rydberg）原子。 •里德堡原子特性奇特，它的原子半径约为基态原子半径的105倍，庞 大的尺度，可以包容另一原子于其中；它也是长寿命的，它极易受外 场影响，相当弱的电场就会引起里德堡原子的强烈畸变，也可被磁场 挤压变形。 •里德堡原子的存在，开辟了原子物理研究的新领域，即研究经典力学 和量子力学交界的地带。这对于理解量子现象是很有意义的。 •里德堡原子的研究还对激光同位素分离、等离子体诊断、射电天文等， 有令人感兴趣的技术和科学价值。激光同位素分离的原理是基于同位 素核质量的差异会引起谱线产生位移和差异，利用激光对某同位素进 行选择性光电离，便可达到分离同位素的目的。测定灼热星体周围存 在的里德堡原子发射谱线的强度和宽度，可估算星体温度，谱线的位 置可提供有关星体距离和速度的信息。 •当原子处于高激发态成为里德堡原子后，和氢原子一样，在外电场中 会有显著的线性斯塔克效应。里德堡原子由斯塔克效应引起的能级的 总劈裂宽度近似与 n2成正比。（ΔE≈3/2 n2E）因此，里德堡原子产生 线性斯塔克效应的电场低得多，
•但是，如图2-6所示，只要将电光调制器加上正反馈，将输出 光的一部分由光探测器接收变成电信号并放大，用这放大的 电信号去控制加在电光晶体上的电压，正反馈产生的非线性 使装置具有如图２－５（ｂ）所示的双稳特性，这便成了一 个光学双稳器。 • 光学双稳器可用来作为二进制光逻辑部件，也可作为光控 开关，对光脉冲进行限幅和整形，在光通信和光计算中有重 要的应用。
前述电光强度调制器是用加 在电光晶体上的调制电压去控制 光的输出，也就是用加在电光晶 体上的电压改变互相垂直的光振 动分量通过晶体产生的相位差， 达到调制输出光强的目的。在调 制电压一定的情况下，输出光强 与输入光强呈线性关系。
放大器 Ii ⊙
光电探测器
It
P1 偏振片 P 2 偏振片
图2-6 光学双稳装
泡克尔斯效应折射率与电压关系
• 纵向光电效应：(Ｅ电场//Ｚ主轴，光//E)引起主折射率的变化
• ｎ＝ ｎ´ｙ－ｎ´ｘ＝ｎ０３６３Ｅ （ ６３为光电系数） • 偏振方向沿ｘ´ ，ｙ´的两列光波，沿ｚ方向传播距离L，
电场引起的光程差ｎL，相位差２ ｎL / 0即(V=EL) • ＝２ｎ０３６３ＥL / 0 ＝ ２ｎ０３６３Ｖ/ 0（２－１） •横向光电效应： (Ｅ电场Ｚ主轴)引起主折射率的变化
第3节电光克尔效应 •
第一个电光效应是苏格兰物理 学家克尔（ John Kerr ）在 1875 年 发现的。他发现
•某些各向同性的透明物质处在电 场Ｅ中变成了双折射物质，这现 象被称为电光科尔效应。
•如 图 ２ － ８ 所 示 ， 有 各 向 同 性 物 质 •电光克尔效应与泡克尔斯效应的差别 （如液体），在与透射光垂直的方向上 是：这效应中折射率变差与电场强度 施加高电压，各向同性物质便出现各向 的平方成正比，是二次电光效应，所 用材料不是压电晶体，而是原本无双 异性特征。这时，它很象一个单轴晶体， 折射的各向同性物质；泡克尔斯效应 光轴与所加电场方向一致。 是一次电光效应，是改变原本有双折 •对平行和垂直电场的光振动，物质显 射的晶体的双折射特性。 现的折射率（光速）不同，分别为ｎｅ •液体中的电光克尔效应，可归因于电 和ｎｏ，它们的差为： 场使具有各向异性的分子趋于沿电场方 ２ •Δ ｎ＝ｎｅ－ｎｏ＝Ｋλ ０Ｅ 向取向排列所致。在这里，单个分子的 •式中，K 称为克尔常数，λ ０是光在真 各向异性是重要的。对于固体，情况相 当复杂，但总的效果是要造成各向异性。 空的波长。
•ｎ＝ ｎ´ｙ－ｎｚ＝ｎ０３６３Ｅ / 2 •沿ｘ´传播距离为d，对应ｙ´ 、ｚ偏振相位差为：
• ＝ 2 ｎd ＝ ｎ０３６３Ｅｄ/ 0 • ＝ ｎ０３６３ ( d / L ) Ｖ / 0 （２－２） •泡克尔斯效应提供了用电场控制光传播和光强度的方法
1．电光调制器
•电光晶体（ KDP) 两端做涂层透明 电极，通过它对 kDP 施加电场。无 外加电场 V＝0时，入射光通过偏振 片 P1 ，线偏振光通过它时无双折 射，，遇光轴与偏振器 P1 光轴（偏 振化方向）垂直的偏振器 P2 ，出射 光为零。 •当在光传播方向（KDP光轴方向） 施加电压V后，kDP的主轴便由X、 Y轴变到X ′Y′轴。偏振方向沿X 轴 的线偏振光的振幅A将向X ′Y′ 轴分 解为Ａx′Ａy′，成为两列偏振方向垂 直的线偏振光。 •它们在KDP中传播具有不同的速度， 在 KDP 出口处的相位差由式（ 2 一 1 ） 决定。在出口处是同频率的两个互 相垂直的光振动的叠加，当电压 •Ｖ＝Ｖ / 2 ＝ 0 / ２ｎ０３６３
２、二阶斯塔克效应
•按量子力学分析，一个原子具有永久偶极矩的 条件是未被外场拢动时能级是简并的，且含有相 反宇称的量子态，氢原子属这种情形。 •对于无永久偶极矩的原子，外加电场会使原子 正负电荷中心分离引起极化，产生附加诱导偶极 矩，这偶极矩正比于外电场E ， •即P＝E， 为原子静电极化率， • 与所有量子数有关，对每种电子组态 都是不 同的。这诱导偶极矩又处于外电场中，与外电场 相互作用的附加能量ΔE＝1/2 E2。对不同量子 态，有不同 和不同能量位移，致使产生不同能 级分裂和谱线分裂。