Aby zaobserwować zjawisko Kerra, można przyłożyć pole elektryczne prostopadle do biegnącego promienia światła spolaryzowanego liniowo pod kątem 45° do pola elektrycznego. Na wyjściu komórki światło spolaryzowane jest eliptycznie zależnie od drogi światła w ośrodku, natężenia pola elektrycznego i rodzaju substancji. Tak zbudowany przyrząd nazywany jest komórką Kerra.
W zjawisku tym różnica współczynników załamania dla kierunku zwyczajnego i nadzwyczajnego określona jest wzorem:
gdzie: – długość fali świetlnej, – stała Kerra charakteryzująca ośrodek, – natężenie pola elektrycznego.
Przykładowe wartości stałej Kerra: toluen – 3,58·10−14 m V−2 woda – 9,4·10−14 m V−2 nitrobenzen – 4,4·10−12 m V−2
Stała ta może przyjmować również wartości ujemne, np. dla chloroformu (linia D sodu) −3,88·10−14 m/V².
Dla promienia przechodzącego prostopadle do pola elektrycznego różnica dróg optycznych promienia zwyczajnego i nadzwyczajnego określona jest wzorem:
gdzie: – różnica dróg optycznych, – stała charakteryzująca materiał, – długość drogi promienia w substancji, – natężenie pola elektrycznego.
Podobny efekt pojawia się w obecności pola magnetycznego.