双折射现象理论分析及应用

双折射性 当光射入各向异性晶体（如方解石晶体）后，可以观察到有两束折射光，这种 现象称为光的双折射现象。两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光，通常用0 表示，简称 o 光；另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光， 用 e 表示，简称 e 光。自然光ro- no 负晶体 : ne no惠更斯原理：o光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面。即具有各向同性的 传播速率。e光在晶体内任意点所引起的波阵面是旋转椭球面。沿光轴方向与O光具 有相同的速率。e光波面：o光波可e光波匡O胱轴方闻:)V 户O光波題负品如方解石CaCO3正晶如石英号iO=e光在垂直于光轴方向上的传播速率Ve,在该方向的折射率ne主 e 光在其它方向上的折射率在 n0ne 主之间 。平行光倾斜入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交如果光轴不在入射面内，球面和椭球面相切的点， 就不会在入射面内，则 O 光、e光振动方向并不相互垂直。平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴与晶体表面斜交出射两束偏振方向相互垂直的线偏光平行光垂直入射，光轴在入射面内， 光轴平行晶体表面出射光沿同方向传播，具有相互垂直的偏振方向。双折射现象的应用尼科耳棱镜：两块特殊要求加工的直角方解石，如图：光轴在 ACNM 平面 内方向与AC成480,入射面取ACNM面方解石的折射率n0=1.658, ne=1.486。加拿大树胶的折射率n=1.55, O光入射 角大于其临界角arc sin(1.55/1.658)=69012,被全反射，在CN处为涂黑层所吸 收。出射偏振方向在ACNM平面内的偏振光.波晶片(波片)厚度为 d ,光轴与两个表面平行的双折射晶体薄片称为波片。当自然光垂直 入射时,由晶体 出射的是振动方向相互垂直的 线偏振光,它们沿原入射方向 同 向传播,但传播速度不同。对于方解石晶体 e 光比 O 光快。对于石英晶体 e 光比 O 光慢。 O 光和 e 光 两者到达波片的另一 表面时,必然有相位差。设8为O光超前于e光的相位，坝牛(n -n )d2兀/九其光程差为：)de o e ok九若O光和e光的相位差为：d=2kn贝V d =, k = 1,2,n 一 n eo该波片称为波长片或全波片。若 O 和 e 光相位差为 d=(2k+l)n 贝U d =,k = 0,1,2,2(n 一 n ) eo称为二分之一波长片或半波片。若O和e光相位差为(2k+1) n/2，光程差是1/4波长的奇数倍.则d =, k = 0,1,2,称为四分之一波片。4(n 一 n )0e波片的作用是使通过它的O光和e光有相位上的改变，因此也称为相位延 迟器。在偏振光分析 中有着独特的作用。