第二節(jié)-晶體的雙折射

會(huì)計(jì)學(xué)1第二節(jié)-晶體的雙折射一.雙折射現(xiàn)象光線進(jìn)入光學(xué)各向異性媒質(zhì)(如方解石)后產(chǎn)生兩條折射光線的現(xiàn)象，稱為雙折射現(xiàn)象。天然的方解石晶體是雙折射晶體AB第1頁(yè)/共18頁(yè)象折射現(xiàn)o光方解石晶體CaCO3雙e光紙面折射現(xiàn)第2頁(yè)/共18頁(yè)

晶體中的雙折射現(xiàn)象方解石···oe···eo以入射線為軸轉(zhuǎn)方解石，光點(diǎn)o不動(dòng)，e繞o轉(zhuǎn)，用偏振片檢驗(yàn)，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。所以，利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光。第3頁(yè)/共18頁(yè)一條遵守通常的折射定律(n1sini=n2sinr)，折射光線在入射面內(nèi)，這條光線稱為尋常光線(ordinaryrays)，簡(jiǎn)稱o光。n1n2iioie(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光二、o光和e光另一條光線不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面內(nèi)，這條光線稱為非常光線(extraordinaryrays)，簡(jiǎn)稱e光。第4頁(yè)/共18頁(yè)

產(chǎn)生雙折射的原因:o光和e光的傳播速度不同。

o光在晶體中各個(gè)方向的傳播速度相同，因而折射率no=c/o=恒量。

e光在晶體中的傳播速度e隨方向變化，因而折射率ne=c/e是變量，隨方向變化。

由于o光和e光的折射率不同，故產(chǎn)生雙折射。第5頁(yè)/共18頁(yè)三、光軸主截面主平面（1）光軸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在晶體內(nèi)部存在著某些特殊的方向，光沿著這些特殊方向傳播時(shí)，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這個(gè)特殊方向稱為光軸。應(yīng)該注意，光軸僅標(biāo)志一定的方向，并不限于某一特殊的直線。102o方解石第6頁(yè)/共18頁(yè)只有一個(gè)光軸的晶體，稱為單軸晶體，如方解石、石英、紅寶石等。有兩個(gè)光軸的晶體稱為雙軸晶體，如云母、硫磺、藍(lán)寶石等。氯化鈉屬于立方晶系的晶體，各向同性，不產(chǎn)生折射。在光軸方向上，o光和e光的傳播速度相同。沿光軸方向入射的光束，通過(guò)晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進(jìn)。它是一個(gè)特征方向。第7頁(yè)/共18頁(yè)

例、方解石晶體是由平行六面體構(gòu)成的。六面體每個(gè)面都是鈍角1020和銳角780的平行四邊形，A點(diǎn)和B點(diǎn)是三個(gè)鈍角的會(huì)合點(diǎn)，A、B頂點(diǎn)稱為鈍隅。AB線與三條棱邊的夾角相等。方解石晶體的光軸方向就是從它的一個(gè)鈍隅所作的等分角線方向，即與鈍隅的三條棱成相等角度的那個(gè)方向。第8頁(yè)/共18頁(yè)若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無(wú)雙折射現(xiàn)象。o光振動(dòng)方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。e

光振動(dòng)方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。若光軸在入射面內(nèi)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：o光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動(dòng)方向相互垂直。第9頁(yè)/共18頁(yè)某光線的傳播方向和光軸方向所組成的平面叫做該光線的主平面。

e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····o光和e光都是線偏振光，o光的振動(dòng)方向垂直于自己的主平面，e光的振動(dòng)方向平行于自己的主平面o光有o光的主平面，e光有e光的主平面o光、e光的主平面可能重合，也可能不重合（2）主平面第10頁(yè)/共18頁(yè)（3）主截面由光軸和晶體表面的法線所組成的平面，稱為晶體主截面。例如，方解石的主截面是一平行四邊形。第11頁(yè)/共18頁(yè)當(dāng)光線在晶體的主截面內(nèi)入射時(shí),主截面、o光和e光的主平面均重合。no=1.658,ne=1.486方解石的主截面oe第12頁(yè)/共18頁(yè)四、晶體的主折射率正晶體負(fù)晶體光矢量振動(dòng)方向與晶體光軸的夾角不同,光的傳播速度也不同?；莞寡芯侩p折射現(xiàn)象提出:在各向異性的晶體中，子波源會(huì)同時(shí)發(fā)出o光、e光兩種子波。o光的子波，各方向傳播的速度相同為v0，點(diǎn)波源波面為球面,振動(dòng)方向始終垂直其主平面。(如圖)o光只有一個(gè)光速vo

一個(gè)折射率no························vot光軸第13頁(yè)/共18頁(yè)e光的子波,各方向傳播的速度不同。e光在平行光軸方向上的速度與o光的速度相同為v0點(diǎn)波源波面為旋轉(zhuǎn)橢球面,振動(dòng)方向始終在其主平面內(nèi).（如圖）光軸vetvote光在垂直光軸方向上的速度與o光的速度相差最大，記為ve，其相應(yīng)的折射率為ne.n0，ne稱為晶體的主折射率第14頁(yè)/共18頁(yè)

正晶體:

ne>no(e<o)負(fù)晶體:

ne<no(e>o)子波源votvet光軸votvet光軸

正晶體

(vo>ve)

負(fù)晶體(vo<ve)子波源如石英、冰等。如方解石、紅寶石等。第15頁(yè)/共18頁(yè)

在晶體中o光和e光以不同的速率傳播。o光的速率在各個(gè)方向上是相同的，所以在晶體中任意一點(diǎn)所引起的子波波面是一球面。e光的速率在各個(gè)方向上是不同的，在晶體中任一點(diǎn)所引起的子波波面可以證明是旋轉(zhuǎn)橢球面。

兩束光只有在沿光軸方向上傳播時(shí)，它們的速率才是相等的，其子波波面在光軸上相切；在垂直于光軸方向上兩束光的速率相差最大。正晶體O波面負(fù)晶體e波面第16頁(yè)/共18頁(yè)

o光在各個(gè)方向的傳播速度相同，子波面應(yīng)為球面。

e光的傳播速度隨方向變化，但可以證明子波面為旋轉(zhuǎn)橢球面。

小結(jié)o光和e光在光軸方向傳播速度相