光通過(guò)單軸晶體時(shí)的雙折射現(xiàn)象

1、光通過(guò)單軸晶體時(shí)的雙折射現(xiàn)象第1頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一象折射現(xiàn)雙折射現(xiàn) 1、雙折射現(xiàn)象方解石晶體CaCO3紙面方解石晶體實(shí)物照片用眼睛觀看發(fā)光點(diǎn)，會(huì)看到兩個(gè)像點(diǎn)，透過(guò)方解石晶體，紙面上的字成了的雙字第2頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一自然光進(jìn)入各向異性晶體中，光線怎樣傳播？?jī)墒凵涔?服從折射定律尋常光線 ordinary ray O光 不服從折射定律異常光線 extra e光不服從折射定律指的是折射光線一般不在入射面內(nèi)；不遵守折射定律，折射率（傳播速度）和入射光線在晶體內(nèi)的方向有關(guān)。O光、 e光僅在晶體內(nèi)部有意義O光和e光第3頁(yè)，共5

2、3頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一非常光(extraordinary light e光):(1) 是振動(dòng)面平行于自己的主平面的線偏振光;(2) 一般不符合折射定律,在垂直于光軸的方向(3) 沿不同的方向折射率不同, 傳播速度不同. 當(dāng)o光和e光的主平面相互平行時(shí),兩光的振動(dòng)面互相垂直. 對(duì)于e光, 沿垂直于光軸的方向的折射率稱(chēng)為主折射率,記為ne.傳播時(shí)符合折射定律.沿光軸的方向折射率和速度與O光相同.尋常光（ ordinary light O光）： (1) 是振動(dòng)面垂直與自己的主平面的線偏振光; (3) 沿各個(gè)方向折射率相同, 傳播速度相同.(2) 符合折射定律和反射定律;第4

3、頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第5頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第6頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第7頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第8頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分

4、，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第9頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第10頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第11頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第12頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)

5、，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第13頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第14頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第15頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第16頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石

6、晶體第17頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第18頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第19頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第20頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第21頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月

7、20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第22頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第23頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射紙面方解石 晶體第24頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一用檢偏器檢驗(yàn)O光和e光問(wèn)題：(1) e光在晶體內(nèi)的傳播方向？3、O光和e光偏振態(tài)振動(dòng)方向垂直（條件見(jiàn)后）均是偏振光(2) o光e光的振動(dòng)方向 ？第25頁(yè)，

8、共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一不發(fā)生雙折射二、光軸與主截面1、光軸（特殊方向）注意：在晶體內(nèi)光軸是一個(gè)方向?qū)嶒?yàn)上怎么操作呢？令入射表面垂直光軸，光線沿光軸方向入射，光線在晶體內(nèi)部傳播不發(fā)生雙折射。 實(shí)驗(yàn)中改變?nèi)肷涔獾姆较?，發(fā)現(xiàn)在晶體中存在特殊方向，光在晶體中沿這個(gè)方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該特殊方向稱(chēng)為晶體的光軸方解石空氣光軸方向晶體軸第26頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一方解石晶體的光軸（方向）788三個(gè)角度均為10152的頂點(diǎn)稱(chēng)為鈍隅78810152兩鈍隅連線方向?yàn)楣廨S方向第27頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一單軸晶體（u

9、niaxis crystal）只有一個(gè)光軸方向：方解石 (冰洲石)、石英（quartz）、紅寶石云母（mica）、藍(lán)寶石（sapphire）、黃玉人工拉制單軸晶體、ADP(磷酸二氫氨)、鈮酸鋰(LiNiO3）雙軸晶體（biaxis crystal）有兩個(gè)光軸方向：?jiǎn)屋S晶體方解石晶體的演示第28頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一方解石光軸2、主截面eo一般情況下， o光和e光的主截面不重合，但夾角很小晶體的主截面：?jiǎn)屋S晶體中包含晶體光軸和一條給定光線的 平面 O 光的主截面e光的主截面e光主截面：過(guò)e光線和晶體光軸的平面o光主截面：過(guò)o光線和晶體光軸的平面光軸在入射面內(nèi)的特

10、殊情況下實(shí)驗(yàn)和理論都指出：o光和e光的主截面和晶體的主截面重合我們討論的情況給定一束入射光第29頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一e 光主截面o 光主截面o 光和 e光都是線偏振光，其振動(dòng)方向如何？3、o光和e光的振動(dòng)方向o光軸光軸eo 光的振動(dòng)垂直 o光的主截面e 光的振動(dòng)在 e 光的主截面內(nèi)光軸在入射面內(nèi)時(shí)， 兩條光線的主截面就是入射面用檢偏器檢驗(yàn)知兩光偏振方向垂直o光的振動(dòng)垂直入射面e光的振動(dòng)在入射面內(nèi)第30頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一ve：與光軸垂直4、o光和e光的主折射率（僅討論單軸晶體）兩個(gè)主折射率光軸o光的主折射率vo：o光在晶體

11、中的傳播速度e光的主折射率ve：e光在晶體中垂直于光軸方向的傳播速度e 光在晶體中的傳播速度與傳播方向有關(guān)，ve取垂直于光軸的特殊方向neno（ ve vo ）：正晶體，如石英neno （ ve vo ） ：負(fù)晶體，如方解石第31頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一入射光的振動(dòng)方向入射光的振動(dòng)面晶體的主截面三、 o光和e光的相對(duì)光強(qiáng)OOBBABBOO1、自然光入射發(fā)生雙折射設(shè)入射光強(qiáng)為I，振幅為A2、線偏振光垂直入射發(fā)生雙折射AoAe 在晶體中 在晶體外射出晶體后，兩束光無(wú)o光e光之分為e光傳播方向與光軸的夾角第32頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一討

12、論：當(dāng)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化o光強(qiáng)度最大e光完全消失o光完全消失e光強(qiáng)度最大擴(kuò)大入射光束使兩束光相互重疊，由于無(wú)論晶體怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，重疊部分光強(qiáng)度不變第33頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第34頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第35頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第36頁(yè)，共53頁(yè)，202

13、2年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第37頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第38頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第39頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第40頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光

14、的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第41頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第42頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第43頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第44頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第45頁(yè)，共53頁(yè)，

15、2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第46頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第47頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第48頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第49頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面第50頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星期一 偏振光的最普遍的來(lái)源之一是從電介媒質(zhì)反射這一個(gè)無(wú)所不在的過(guò)程。來(lái)自窗玻璃、紙張或禿頭上的反光，電話機(jī)面盤(pán)上、彈子球或者書(shū)皮封套上的光澤，一般都是部分偏振的。 這個(gè)效應(yīng)是馬呂斯在1808年開(kāi)始研究的。巴黎科學(xué)院懸賞征求雙折射的數(shù)學(xué)理論，馬呂斯就著手研究這個(gè)問(wèn)題。一天傍晚，他站在家中的窗戶旁邊研究方解石晶體。當(dāng)時(shí)夕陽(yáng)西照，夕陽(yáng)的象從離他家不遠(yuǎn)的盧森堡宮的窗戶上反射到他這里來(lái)。小 故 事第51頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，5點(diǎn)17分，星