[科普中國]-克頓-莫頓效應(yīng)

在物理光學(xué)中，克頓-莫頓效應(yīng)（Cotton-Mouton effect）是指液體在恒定橫向（與光波傳播方向垂直的）磁場作用下，使光發(fā)生雙折射的現(xiàn)象。這是艾梅·克頓（Aime Cotton）和亨利·莫頓（Henri Mouton）于1907年在同一實驗室工作時共同發(fā)現(xiàn)的。所有物質(zhì)在橫向電磁場中都會發(fā)生折射率的改變，但液體的變化率最大。

簡介在物理光學(xué)中，克頓-莫頓效應(yīng)（Cotton-Mouton effect）是指液體在恒定橫向（與光波傳播方向垂直的）磁場作用下，使光發(fā)生雙折射的現(xiàn)象。這是艾梅·克頓（Aime Cotton）和亨利·莫頓（Henri Mouton）于1907年在同一實驗室工作時共同發(fā)現(xiàn)的。所有物質(zhì)在橫向電磁場中都會發(fā)生折射率的改變，但液體的變化率最大。1

物理光學(xué)物理光學(xué)（英語：physical optics），又稱波動光學(xué)（wave optics）是光學(xué)的一個分支，研究的是關(guān)于干涉、衍射、偏振與其它在幾何光學(xué)里射線近似不成立的種種現(xiàn)象。假設(shè)光波的波長超小于儀器的尺寸，能取波長趨向于零的極限為近似，則可以使用幾何光學(xué)的方法來解析問題；對于小尺寸儀器，必需假設(shè)光波具有有限波長，改使用物理光學(xué)的方法來解析問題。

在光學(xué)通信（optical communication）里，像量子噪音（quantum noise）一類的效應(yīng)是包括在干涉理論（coherence theory）的研究領(lǐng)域，通常不會包括在物理光學(xué)的研究領(lǐng)域。

物理光學(xué)是建立在惠更斯原理的基礎(chǔ)，可以計算復(fù)波前（包括振幅與相位）通過光學(xué)系統(tǒng)的模型。這一技術(shù)能夠利用計算機數(shù)值仿真模擬或計算衍射、干涉、偏振、像差等各種復(fù)雜光學(xué)現(xiàn)象。由于仍然會用到近似，物理光學(xué)不能像電磁波理論模型一樣地能夠全面描述光傳播。對于大多數(shù)實際問題來說，完整電磁波理論模型需要的計算量太大，在現(xiàn)在的一般計算機硬件條件下并不十分實用，但小尺度的問題可以使用完整波動模型進行計算。2

物理光學(xué)近似物理光學(xué)也是一種近似的前綴，時常引用于光學(xué)、電機工程學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)。對于這上下文，它屬于一種處于忽略波動效應(yīng)的幾何光學(xué)與精確波動理論的電磁學(xué)之間的中間方法。在“物理光學(xué)”這術(shù)語里，“物理”兩個字的意味著它是比幾何光學(xué)更偏向物理方面的理論，而不是一門精確波動理論。

這種近似應(yīng)用幾何光學(xué)來估算在曲面位置的場，然后積分這場于整個曲面，這樣，可以計算出在任意位置的透射場或散射場。例如，這種近似估算在透鏡、鏡子、孔徑表面的場，然后積分這場于整個表面來計算透射場或散射場。這方法很類似玻恩近似，問題的細(xì)節(jié)被當(dāng)作攝動來處理。

在光學(xué)里，這是一種標(biāo)準(zhǔn)地估算衍射效應(yīng)的方法。由于這是一種高頻率近似，波長越小，估算結(jié)果的準(zhǔn)確性越高。

物理光學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)理論對于估算散射場存在有瑕疵，因此，越偏離鏡面方向，準(zhǔn)確度越低。2004年，物理學(xué)者提出改良理論，能夠計算導(dǎo)體的散射場，并且對于相關(guān)問題給出精確解。2

雙折射雙折射現(xiàn)象，光學(xué)現(xiàn)象的一種，可以用光的橫波性質(zhì)來解釋。當(dāng)光照射到各向異性晶體（單軸晶體，如方解石、石英、紅寶石等）時，發(fā)生兩個不同方向的折射；對于單光材料來說，當(dāng)光偏振方向垂直于光軸時，光所感受到的折射率為尋常光折射率，稱為o光（ordinary ray、尋常光），另一束光的偏振方向平行于光軸則稱為e光（extraordinary ray、非尋常光），這兩束光都是偏振光，當(dāng)尋常光折射率大于非尋常光折射率時稱之正單光軸材料，反之稱負(fù)單光軸材料。光線從一個特殊的角度射入晶體是不會發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這一角度稱為晶體的光軸。

不能說非尋常光不符合斯涅爾定律（Snell's Law），此誤解來自于對于光以及能量的混淆，我們觀察到非尋常光的方向為“能量流(energy flow)的方向”而非“光(k vector)的方向”。

波片是這種現(xiàn)象的一個應(yīng)用。2

參閱負(fù)折射率超材料

布儒斯特角

全內(nèi)反射

艾里斑

雙折射

二色性（dichroism）

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

劉軍 - 副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所