Обычные прозрачные тела, не обладающие двойным лучепреломлением, тем не менее при определенном воздействии на них становятся двупреломляющими. Рассмотрим два наиболее характерных способа получения искусственного двойного лучепреломления.

Анизотропия при деформациях. При одностороннем сжатии или растяжении направление деформации становится выделенным и играет роль оптической оси. Тело становится анизотропным и двупреломляющим, разность показателей преломления которого
\[
n_{\mathrm{o}}-n_{e}=k \sigma,
\]

где $\sigma$ – напряжение ( $П а=\mathrm{H} / \mathrm{m}^{2}$ ), $k$ – коэффициент, зависящий от свойств вещества.
Для наблюдения двойного лучепреломления исследуемое тело помещают между скрещенными поляризаторами, плоскости пропускания которых составляют угол $45^{\circ}$ с направлением деформации (рис. 6.23). Если тело имеет вид пластинки или кубика, то при увеРис. 6.23 личении напряжения наблюдают усиление и ослабление прошедшего света.

Если же тело имеет вид клина или другой более сложной формы, то в проходящем свете наблюдается картина в виде системы так или иначе расположенных полос с максимумами и минимумами освещенности. При изменении напряжения картина меняется. Этим пользуются при исследовании распределения напряжений в сложных телах (конструкциях): изготавливают геометрически подобную модель из подходящего прозрачного материала, подвергают ее нагрузке и по наблюдаемой между скрещенными поляризаторами картине судят о распределении внутренних напряжений. Этот метод значительно упрощает весьма трудоемкую работу по расчету напряжений в новых конструкциях.

Заметим, что целлофановая пленка является двупреломляющей. Полиэтиленовые же пленки становятся двупреломляющими только в результате растяжения. Это можно легко проверить на опыте.

Анизотропия в электрическом поле. Возникновение двойного лучепреломления в жидкости и в аморфных телах под воздействием электрического поля – эффект Керра – нашел широкое применение как в науке, так и в технике эксперимента.
Pис. 6.24
Схема установки для наблюдения этого эффекта показана на рис. 6.24. Между двумя скрещенными поляризаторами $P$ и $P^{\prime}$ помещают ячейку Керра – исследуемую жидкость между обкладками конденсатора в кювете.

При создании электрического поля, напряженность $\mathbf{E}$ которого составляет угол $45^{\circ}$ с плоскостями пропускания поляризаторов, среда становится оптически анизотропной, двупреломляющей, оптическая ось которой совпадает с направлением вектора E.

Возникающая разность показателей преломления обыкновенной и необыкновенной волн оказывается при этом равной следующему выражению:
\[
n_{e}-n_{o}=B \lambda E^{2},
\]

где $\lambda$ – длина волны света, $B$ – постоянная Керра ${ }^{*}$, имеющая особенно большое значение у нитробензола $\left(2,2 \cdot 10^{-10} \mathrm{~cm} / \mathrm{B}^{2}\right)$.
* Для большинства веществ постоянная Керра $B>0$, т.е. $n_{e}>n_{o}$, что соответствует положительному кристаллу. Но есть и вещества, у которых $B<0$, т.е. $n_{\ell}<n_{o}$ (спирт, этиловый эфир).

На пути $l$ в конденсаторе между обыкновенной и необыкновенной волнами возникает разность фаз $\delta=2 \pi \Delta / \lambda$, или с учетом (6.17) выражение для $\delta$ принимает следующий вид:
\[
\delta=2 \pi B l E^{2} .
\]

Изменение напряженности $E$ электрического поля приводит к последовательным просветлениям и затемнениям поля зрения.
Пример. Ячейку Керра – конденсатор с исследуемой жидкостью (см. рис. 6.24) поместили между двумя поляризаторами, плоскости пропускания которых параллельны и составляют угол $45^{\circ}$ с направлением электрического поля в конденсаторе. Длина конденсатора равна $l$. Найдем постоянную Керра $B$ данной жидкости, если минимальное значение напряженности электрического поля, при котором система не пропускает свет, равно $E_{o}$.
Плоскости пропускания поляризаторов $P$ и $P^{\prime}$ параллельны, значит при данном $E_{o}$ жидкость в конденсаторе должна быть пластинкой в $\lambda / 2$. Поэтому согласно (6.9) и (6.17) можно записать:
\[
l \cdot B \lambda E^{2}=m \lambda / 2,
\]

где значению $E=E_{0}$ соответствует $m=1$. Отсюда находим:
\[
B=\frac{1}{2 l E_{o}^{2}} .
\]

Эффект Керра объясняется тем, что при включении электрического поля происходит поляризация молекул того же нитробензола и их выстраивание по полю. Это и создает анизотропию вещества с преимущественным направлением – оптической осью – вдоль электрического поля.

Наиболее важной особенностью эффекта Керра, обусловливающей его широкое применение, является весьма малая инерционность (до $10^{-12} \mathrm{c!}$ ). Это, в частности, позволяет осуществить практически безинерционный оптический затвор, с помощью которого изучают весьма быстро протекающие процессы. Такой затвор представляет собой по существу «лупу времени».

Кроме того, данный эффект используют для создания сверхкоротких световых импульсов, что позволяет определять, например, скорость света на базе лабораторного стола ( 3 м!). Этот эффект используют для управления режимом работы лазеров с целью получения сверхкоротких импульсов огромной мощности и во многих других весьма тонких физических экспериментах.

Изменение оптических свойств кристалла под действием внешнего электрического поля называют электрооптическим эффектом Поккельса. В отличие от эффекта Керра, квадратичного по $E$, эффект Поккельса зависит линейно от $E$. Практически безинерционность и данного эффекта позволяет использовать его для создания быстродействующих оптических затворов и высокочастотных модуляторов света (с помощью так называемых пластинок кристалла $K D P$ ).