克尔是著名的数学教授，但他对物理学的研究却卓有建树，他在格拉斯哥大学任教长达54年之久，他同德国物理学家普克尔斯（F·pockels）分别于1875年和1893年发现了两种不同的光电效应，故称克尔效应和普克尔效应。

光电克尔效应是一种介质的折射率在外电场的作用下发生变化的现象，光在各向同性介质中行进或在或在压电晶体中沿光轴行进时，一般是不会产生双折射现象的。1875年，克尔发现处于强电场中的某些各向同性的透明介质，表现出了双折射现象，晶体具有了单轴晶体的特性，并且其光轴在电场的方向上。1893年，普尔克斯又发现，有些晶体，特别是压电晶体，在电场的作用下，也能改变它们的各向异性的性质，这种效应只存在于没有对称中心的晶体中。

在实际应用中，常以硝基苯液体盛于装有电极的透明盒中，制成克尔盒，或将压电晶体KDP配以电极，制成普克尔斯盒，置于两个尼科尔棱镜中间，用作控制光源的开关，或光调节器。在激光调节器中，以及在电视、光通信中，电光效应也有广泛应用。