Kerr Effekt Nitrobenzol,Kerr Effect Nitrobenzene
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- Опубликовано: 8 фев 2025
- The Kerr effect (more precisely: the electro-optical Kerr effect) is an effect of nonlinear optics. It is a special case of the general electro-optical effect and describes the change in the optical properties of a material by applying an external electric field. It is used, for example, in the Kerr cell and in the Kerr lens. The Kerr effect is named after the Scottish theologian and physicist John Kerr (1824-1907), who discovered it in 1875. The Kerr effect described above is also called the square electro-optical effect, in contrast to the magneto-optical Kerr effect discovered in 1876. [Wikipedia]
The easiest way to imagine the effect is to look something like this: The polarized light passing through the cell is blocked by the second polarizing filter, because it is rotated by 90° to the first one. At the same time, both polarizing filters are aligned in such a way that they form an angle of 45° to the direction of the electric field. If there is a substance in the cell which is electro-optically active and if it is in an electric field, the molecules align themselves to form chains along the field lines. This causes a rotation of the polarized light in the cell, so that a brightening occurs after the second polarization filter. Thanks to the large nuclear constant of nitrobenzene, the effect is quite large so that it can be observed with the naked eye. The switching times of the core cell are about 0.00000000000001 seconds under favourable conditions,which corresponds to a frequency of 1 terahertz.
My core cell consists of three glass plates and two aluminium U-profiles. These components are glued together with silicone. The actual electrodes are attached to the aluminium profiles and then connected to a high voltage source.
Der Kerr-Effekt (genauer: der elektrooptische Kerr-Effekt) ist ein Effekt der nichtlinearen Optik. Er ist ein Spezialfall des allgemeinen elektrooptischen Effekts und beschreibt die Änderung der optischen Eigenschaften eines Materials durch Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes. Er wird z. B. in der Kerr-Zelle und in der Kerr-Linse angewandt.Der Kerr-Effekt ist nach dem schottischen Theologen und Physiker John Kerr (1824-1907) benannt, der ihn 1875 entdeckte. Der oben beschriebene Kerr-Effekt wird auch als quadratischer elektrooptischer Effekt bezeichnet, im Unterschied zum 1876 entdeckten magnetooptischen Kerr-Effekt.[Wikipedia]
Am einfachsten kann man sich den Effekt in etwa so vorstellen:Das durch die Zelle gehende polarisierte Licht wird am zweiten Polarisationsfilter blockiert,da dieser um 90° zum ersteren verdreht ist.Gleichzeitig sind beide Polarisationsfilter so ausgerichtet,daß sie zur Richtung des elektrischen Feldes einen Winkel von 45° einnehmen.Befindet sich nun in der Zelle eine Substanz welche elektrooptisch wirksam ist und befindet sich diese in einem elektrischen Feld so richten sich die Moleküle zu Ketten entlang den Feldlinien aus.Dies bewirkt eine Drehung des polarisierten Lichtes in der Zelle,so daß eine Aufhellung nach dem zweiten Polarisationsfilter eintritt.Dank der großen Kerrkonstante von Nitrobenzol,ist der Effekt ein ziemlich großer,so daß man ihn mit dem blossem Auge verfolgen kann.Die Schaltzeiten der Kerrzelle liegen unter günstigen Bedingungen bei etwa 0,000000000001 Sekunden,das entspricht einer Frequenz von 1 Terahertz.
Meine Kerrzelle besteht aus drei Glasscheiben und zwei Aluminium U-Profile.Diese Komponenten sind mit Silikon zusammengeklebt.An die Aluprofile werden die eigentlichen Elektroden eingehängt und anschliessend mit einer Hochspannungsquelle verbunden.
Der Effekt ist sehr viel deutlicher als ich es erwartet hatte. Schönes Video!
Danke Dir...Ich war auch positiv überrascht,zumal nach den Anfangsschwierigkeiten (Du kennst ja die Problematik).Habe die Elektroden nochmal überarbeitet (scharfes Ende in den feldfreien Raum verlegt) und mein 100kV Hochspannungsgenerator statt einem Flyback verwendet,und siehe da...es gibt ihn doch,den Kerreffekt :-)
Nice video, very stylish and accurate*
**Thank you very much**
Wonderfull, wunderbar 👌👌👌
Ich bedanke mich recht herzlich...:-)
Nice, as usual!
One can also see the motion of the liquid in the cell. What exactly is the cause of it?
(There seems to be some significant agitation, not just the dielectric being is drawn into the region of higher electric field, which is, or course, expected.)
Thank you very much :-) The turbulence is due to the attraction and repulsion of the molecules. The threads are dust particles.
it's the dust charging on one side and discharging on the other, they go back and forth
This is so beautiful! What mayerial did you use in the cell? What liquid is this?
The Liquid is Nitrobenzene...
oops, i just saw its specified in the name of the video... thanks :-)
any other liquids that can be used? safe ones and easy to buy?
No problem:-).You can use refined olive oil or highest clean water.
@@xofunkox You mean we can also use distilled water?
@@ShopperPlug Yes, Water so clean that it becomes an insulator. However the effect is 50 times smaller than with nitrobenzene....
You know a material that work at less Voltage ?
Nitrobenzene has a very large Kerr coefficient. To reduce the voltage, you have to reduce the electrode distance. Important is the field strength, not the voltage.
@@xofunkox ok
Vielen Dank, Roman, für die Antwort. Eigentlich bin ich dabei eine Pockels-Zelle zum Laufen zu bringen und dabei dann auf Deine Kerr-Zelle gestoßen. Ziel wäre eine Möglichkeit zur Hochgeschwindigkeitsaufnahme. Das sieht ja bei Dir schon sehr gut aus.
Wie erzeugst Du die 30kV ?
Ich habe ein gebrauchtes Elektrophorese-Netzteil, aber das macht nur 3kV.
Reicht wohl nicht für die Pockels- und/oder Kerr-Zelle aus.
Hallo Bernd,Die Hochspannung erzeuge ich mit einem AC Zeilentrafo (ZVS-Schaltung),dieser versorgt eine Kaskade welche dann die hochgespannte Gleichspannung generiert.
ruclips.net/user/edit?o=U&video_id=L1bPTrwiYe0
ruclips.net/video/FSEgv34lrsU/видео.html
Der Kerr Effekt ist nicht von der Spannung abhängig sondern von der Feldstärke.Ich brauchte für den Elektrodenabstand von ca. 15mm die im Video verwendetete Spannung. Pockelszellen arbeiteten typischerweise mit 800...1500Volt allerdings bei einem Elektrodenabstand von unter einem Millimeter.Wenn Du die Zelle in den Brennpunkt zweier Konvexlinsen stellst (und diese in die Bildaxe bringst),kannst Du mit geringen Elektrodenabständen und entsprechend niedrigen Spannungen arbeiten.Damit wäre die Steuerung der Zelle auch mit bezahlbaren Halbleitern realisierbar.Lass mal was hören oder sehen wenn es funktioniert.Grüße-Roman
Hallo Roman, der erste Link ist tot, dafür aber der zweite um so eindrucksvoller!
Sehr sauber aufgebaut. Hast Du dazu einen Schaltplan?
Meine Pockels-Zelle hat einen ADP-Kristall, der 6mm dick ist und einen 40x40mm Querschnitt hat. Die zugehörige Schaltung stammt aus dem Jahr 1962 (Scientific American, June). Schon damals hat das leider nicht funktioniert, jetzt möchte ich es nochmal versuchen, weil ich die Zeit dafür habe. (Tatsächlich waren in dem damaligen Aufbau zwei Konexlinsen, deren Sinn ich nicht recht verstanden habe.) Können wir über Email Kontakt aufnehmen?
Sehr schöner Versuch!!.
Mich interessiert 1) die angelegte Spannung 2) ist Nitrobenzol bei dieser Spannung (Funken) gefährlich 3) wie groß ist der Effekt mit Olivenöl (Antwort zu catmann72)
Wie kann ich Kontakt mit dem Autor aufnehmen??
Danke Dir....1) Die Spannung kannst Du im Video auf dem Voltmeter rechts verfolgen (ca.20kV) 2) So lange keine Funken ausserhalb der Flüssigkeit überspringen besteht keine Brandgefahr.3)Mit Olivenöl konnte ich keine guten Erfolge verzeichnen. Es wird aber in diverser Literatur als Medium für den Kerreffekt beschrieben (siehe Kerrkonstante...).Ein YT-User namens Applied Science hat das Olivenöl mit Erfolg für den magnetooptischen Kerreffekt benutzt: ruclips.net/video/XhU-nNiAgtI/видео.html
Was catman72 mit dem Ölivenöl erreicht hat,kann ich Dir nicht sagen.Da musst Du ihn mal selber anschreiben (englisch).Kanal-catman72...Kanalinfo...Nachricht senden...So,ich hoffe es hillft Dir erstmal weiter...Roman
und die viel mA?
Kann ich Dir gar nicht sagen.Ich schätze irgendwas um 1mA.
I sure hope you didnt touch or inhale any of that, its HIGHLY toxic!