Language
Country/Area
No result found
سيمفونية الضوء والكهرباء: كيف يغير تأثير كيل عالمنا البصري؟
يشير تأثير كيل، المعروف أيضًا باسم التأثير الكهروضوئي الثانوي، إلى ظاهرة يتغير فيها معامل انكسار المادة عند تطبيق مجال كهربائي. على عكس تأثير بوكلز، فإن التغير في معامل الانكسار في تأثير كيل يتناسب مع مربع المجال الكهربائي. على الرغم من أن جميع المواد تعاني من تأثير كيل، إلا أن بعض السوائل تظهر استجابة أقوى. تم اكتشاف هذه الظاهرة لأول مرة في عام 1875 من قبل الفيزيائي الاسكتلندي جون كيل. عادة ما يتم أخذ حالتين خاصتين في الاعتبار في تأثير كيل: تأثير كيل الكهروضوئي (تأثير كيل DC) وتأثير كيل البصري (تأثير إيه سي كيل).
تأثير كايل لايتنينج
إن تأثير كايل الكهروضوئي، والمعروف أيضًا باسم تأثير كايل DC، يعني أنه عند تطبيق مجال كهربائي خارجي يتغير ببطء، فإن المادة سوف تصبح ثنائية الانكسار ولها مؤشرات انكسار مختلفة للضوء الموازي والمتعامد مع اتجاه الضوء. المجال الكهربائي.
يسمح هذا الاختلاف في معامل الانكسار للمادة بالعمل مثل لوحة موجية لتعديل الضوء عندما يسقط الضوء بشكل عمودي على اتجاه المجال الكهربائي.
إذا تم وضع المادة بين مستقطبين خطيين متقاطعين، فلن يمر أي ضوء عند إيقاف المجال الكهربائي، بينما عند قيمة المجال الكهربائي المثلى، سيتم نقل كل الضوء تقريبًا. تعني القيمة الأعلى لثابت كيل أنه يمكن تحقيق الشفافية الكاملة باستخدام مجال كهربائي أصغر. تظهر بعض السوائل القطبية، مثل النيتروتولوين والنيتروبنزين، ثوابت كيل كبيرة جدًا، مما يجعل خلايا كيل المملوءة بهذه السوائل مناسبة جدًا لتعديل الضوء لأنها تستجيب بسرعة كبيرة للتغيرات في المجال الكهربائي ويمكنها تعديل الضوء بترددات تصل إلى 10. غيغاهيرتز.
تأثير كيل البصري
تأثير كيل البصري، المعروف أيضًا باسم تأثير AC Kell، هو تغير في المجال الكهربائي الناتج عن الضوء نفسه، مما يؤدي إلى تغير في معامل الانكسار ويتناسب مع شدة الإضاءة المحلية للضوء.
هذا التغيير في معامل الانكسار هو المسؤول عن التأثيرات البصرية غير الخطية للتركيز الذاتي، وتعديل الطور الذاتي، وعدم استقرار التعديل، ويشكل الأساس لقفل نموذج عدسة Kell.
إن تأثير كيل البصري يكون مهمًا فقط مع الأشعة شديدة الشدة، مثل أشعة الليزر. وقد لوحظ أيضًا هذا التأثير لتغيير اقتران الوضع ديناميكيًا في الألياف الضوئية متعددة الأوضاع، وتُظهر هذه التقنية التطبيقات المحتملة في آليات التبديل البصرية بالكامل، والأنظمة الضوئية النانوية، وأجهزة استشعار الضوء منخفضة الأبعاد.
تأثير كيل المغناطيسي البصري
يعني تأثير كيل المغناطيسي البصري (MOKE) أن الضوء المنعكس من مادة ممغنطة له مستوى استقطاب مستدير قليلاً، وهذا يشبه تأثير فاراداي، ولكنه يتميز بحقيقة أن مستوى استقطاب الضوء يدور أثناء الإرسال.
الأساس النظري
تأثير دي سي كايل
في المواد غير الخطية، يعتمد الاستقطاب الكهربائي على التغيرات في المجال الكهربائي. ويمكن التعبير عن هذا الاعتماد من خلال سلسلة من مكونات المجال الكهربائي.
بالنسبة للمواد ذات تأثير كيل الكبير، يعد مكون الحساسية الكهربائية غير الخطية من الدرجة الثالثة مهمًا جدًا، لأن مساهمة الحدود ذات الترتيب الزوجي عادة ما يتم إلغاؤها بواسطة التناظر العكسي للمادة.
توفر هذه المعرفة النظرية أساسًا متينًا لفهم وتطبيق تأثير كيل، وتستخدم على نطاق واسع في تصميم الأجهزة البصرية المختلفة.
تأثير إيه سي كايل
في تأثير كيل البصري، يمكن لشعاع الضوء المكثف نفسه توفير المجال الكهربائي المطلوب للتعديل دون تدخل مجال كهربائي خارجي. يصاحب التغير في معامل الانكسار الناتج عن تفاعل موجات الضوء شعاع مكثف من الضوء، مما يتطلب شدة ضوء كبيرة لإحداث تغييرات كبيرة في معامل الانكسار.
إن تأثير التركيز الذاتي هو مظهر من مظاهر هذا التأثير، ومع ذلك، عند شدة الضوء العالية للغاية، سوف يتقلب شعاع الضوء بسبب التأين متعدد الفوتون.
النهاية
مع استمرار تقدم التكنولوجيا، قد يغير تأثير كيل عالمنا البصري ويحدث ثورة في المعدات البصرية. هل أنت مستعد لمستقبل الإلكترونيات الضوئية والإمكانيات التي توفرها؟
