第二節(jié)-晶體的雙折射

會計學(xué)1第二節(jié)-晶體的雙折射一.雙折射現(xiàn)象光線進入光學(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/共18頁象折射現(xiàn)o光方解石晶體CaCO3雙e光紙面折射現(xiàn)第2頁/共18頁

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o不動，e繞o轉(zhuǎn)，用偏振片檢驗，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/共18頁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)，簡稱e光。第4頁/共18頁

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/共18頁三、光軸主截面主平面（1）光軸實驗發(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，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這個特殊方向稱為光軸。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/共18頁只有一個光軸的晶體，稱為單軸晶體，如方解石、石英、紅寶石等。有兩個光軸的晶體稱為雙軸晶體，如云母、硫磺、藍寶石等。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，通過晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進。它是一個特征方向。第7頁/共18頁

例、方解石晶體是由平行六面體構(gòu)成的。六面體每個面都是鈍角1020和銳角780的平行四邊形，A點和B點是三個鈍角的會合點，A、B頂點稱為鈍隅。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方向。第8頁/共18頁若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無雙折射現(xiàn)象。o光振動方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。e

光振動方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。若光軸在入射面內(nèi)，實驗發(fā)現(xiàn)：o光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動方向相互垂直。第9頁/共18頁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光的振動方向垂直于自己的主平面，e光的振動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/共18頁（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/共18頁當(dāng)光線在晶體的主截面內(nèi)入射時,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/共18頁四、晶體的主折射率正晶體負晶體光矢量振動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，子波源會同時發(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，點波源波面為球面,振動方向始終垂直其主平面。(如圖)o光只有一個光速vo

一個折射率no························vot光軸第13頁/共18頁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點波源波面為旋轉(zhuǎn)橢球面,振動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/共18頁

正晶體:

ne>no(e<o)負晶體:

ne<no(e>o)子波源votvet光軸votvet光軸

正晶體

(vo>ve)

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

在晶體中o光和e光以不同的速率傳播。o光的速率在各個方向上是相同的，所以在晶體中任意一點所引起的子波波面是一球面。e光的速率在各個方向上是不同的，在晶體中任一點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，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波面負晶體e波面第16頁/共18頁

o光在各個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