晶体的双折射课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一.双折射现象,光线进入光学各向异性媒质(如方解石)后产生两条折射光线的现象，称为,双折射现象,。,天然的方解石晶体是双折射晶体,A,B,象,折射现,o,光,方解石晶体,CaCO,3,双,e,光,纸面,折射现,晶体中的双折射现象,方解石,o,e,e,o,以入射线为轴转方解石，光点,o,不动，,e,绕,o,转，用偏振片检验，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。,所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。,一条遵守通常的折射定律(,n,1,sin,i,=n,2,sin,r)，,折射光线在入射面内，这条光线称为寻常光线(,ordinary rays)，,简称,o,光,。,n,1,n,2,i,i,o,i,e,(各向异,性媒质),自然光,o,光,e,光,二、,o,光和,e,光,另一条光线不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面内，这条光线称为非常光线(,extraordinary rays)，,简称,e,光,。,产生双折射的原因:,o,光和,e,光的传播速度不同。,o,光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率,n,o,=c/,o,=,恒量。,e,光在晶体中的传播速度,e,随方向变化，,因而折射率,n,e,=c/,e,是变量，随方向变化。,由于,o,光和,e,光的折射率不同，故产生双折射。,三、光轴 主截面 主平面,（1）,光轴,实验发现，在晶体内部存在着某些特殊的方向，光沿着这些特殊方向传播时，不发生双折射现象，这个特殊方向称为,光轴,。,应该注意，,光轴仅标志一定的方向，并不限于某一特殊的直线,。,102,o,方解石,只有一个光轴的晶体，称为单轴晶体,，如方解石、石英、红宝石等。,有两个光轴的晶体称为双轴晶体,，如云母、硫磺、蓝宝石等。,氯化钠属于立方晶系的晶体，各向同性，不产生折射。,在,光轴,方向上，,o,光和,e,光的传播速度相同。,沿光轴方向入射的光束，通过晶体不分为两束光，仍沿入射方向行进。它是一个特征方向。,例、方解石晶体是由平行六面体构成的。,六面体每个面都是钝角102,0,和锐角78,0,的平行四边形，,A,点和,B,点是三个钝角的会合点，,A、B,顶点称为钝隅。,AB,线与三条棱边的夹角相等。,方解石晶体的光轴方向就是从它的一个钝隅所作的等分角线方向，即与钝隅的三条棱成相等角度的那个方向。,若沿光轴方向入射，,o,光和,e,光具有相同的折射率和相同的波速，因而无双折射现象。,o,光振动方向垂直于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,e,光振动方向平行于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。,若光轴在入射面内，实验发现：,o,光、,e,光均在入射面内传播，且振动方向相互垂直。,某光线的传播方向和光轴方向所组成的平面叫做该光线的主平面。,e,光,光轴,e,光的,主平面,o,光,光轴,o,光的,主平面,o,光和,e,光都是线偏振光，,o,光的振动方向垂直于自己的主平面，,e,光的振动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,（3）主截面,由光轴和晶体表面的法线所组成的平面，称为晶体主截面。例如，方解石的主截面是一平行四边形。,当光线在晶体的主截面内入射时,主截面、,o,光和,e,光的主平面均重合。,n,o,=1.658,n,e,=1.486,方解石的主截面,o,e,四、晶体的主折射率 正晶体 负晶体,光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同,光的传播速度也不同。,惠更斯研究双折射现象提出:在各向异性的晶体中，子波源会同时发出,o,光、,e,光两种子波。,o,光的子波，各方向传播的速度相同为,v,0,，,点波源波面为球面,振动方向始终垂直其主平面。(如图),o,光只有一个光速,v,o,一个折射率,n,o,v,o,t,光轴,e,光的子波,各方向传播的速度不同。,e,光在平行光轴方向上的速度与,o,光的速度相同为,v,0,点波源波面为旋转椭球面,振动方向始终在其主平面内.（如图）,光轴,v,e,t,v,o,t,e,光在垂直光轴方向上的速度与,o,光的速度相差最大，记为,v,e,，,其相应的折射率为,n,e,.,n,0,，n,e,称为晶体的主折射率,正晶体:,n,e,n,o,(,e,o,),负晶体:,n,e,o,),子波源,v,o,t,v,e,t,光轴,v,o,t,v,e,t,光轴,正晶体,(,v,o,v,e,),负晶体,(,v,o,v,e,),子波源,如石英、冰等。,如方解石、红宝石等。,在晶体中,o,光和,e,光,以不同的速率传播。,o,光,的速率在各个方向上是相同的，所以在晶体中任意一点所引起的,子波波面是一球面。,e,光,的速率在各个方向上是不同的，在晶体中任一点所引起的,子波波面,可以证明是,旋转椭球面,。,两束光只有在沿光轴方向上传播时，它们的速率才是相等的，其,子波波面在光轴上相切,；在垂直于光轴方向上两束光的速率相差最大。,正晶体,O,波面,负晶体,e,波面,o,光在各个方向的传播速度相同，子波面应为球面。,e,光,的,传播速度,随方向变化，但可以证明子波面为旋转椭球面。,小结,o,光和,e,光在光轴方向传播速度相同，故子波面在光轴方向相切；实验表明，在垂直于光轴的方向上速度相差最大。,对负晶体(如方解石)，在垂直于光轴的方向上,o,n,e,故,e,光,的,子波面,(,旋转椭球面)应包围,o,光的子波面(球面)。,