光的偏性晶体双折射

*,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,3.35 晶体的双折射要点,晶体的双折射现象,光在单轴晶体中的波面图,(1),负晶波面图,(2),正晶的波面图,用惠更斯原理确定反射和折射光传播方向,(1),作图法确定光在各向同性介质,(2),用惠更斯作图法确定光在晶体,界面上的反射和折射光方向,.,中的传播方向,.,e,光,晶体的截面,晶体绕入射光方向旋转, 寻常光(O光)不动,特别光(e光)随着晶体旋转.,1.,晶体的双折射现象,O,光,单色自然光,一束单色自然光垂直入射于晶体的外表,进入晶体后,变为两束光.,光学,光学,光轴,晶体,光学,光学,光轴,:,晶体中有一个方向,光沿这个方向传播不发生双折射,这个方向叫做光轴,. (,也叫晶轴,),例如：自然方解石晶体,一六面棱体,每一面都是菱形,大角约为1020, 小角约为780.,78,0,102,0,光轴,2,晶体的光轴、主截面和主平面,寻常光和特别光特点:,寻常光O光：,(1),是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光,;,(3) 沿各个方向折射率一样, 传播速度一样.,单轴晶体,:,方解石,冰，石英，红宝石等。,双轴晶体,:,云母,蓝宝石,晶体硫磺等。,(2),符合折射定律和反射定律,;,主平面,:,包括光轴和光线本身的平面,称为该光线的主平面,.,主截面：晶体光轴与法线构成的平面。,特别光(e光):,(1),是振动面平行于自己的主平面的线偏振光,;,(2),一般不符合折射定律,在垂直于光轴的方向,(3),沿不同的方向折射率不同,传播速度不同,.,当o光和e光的主平面相互平行时,两光的振动面相互垂直.,对于,e,光,沿垂直于光轴的方向的折射率称为主折射率,记为,n,e,.,传播时符合折射定律,.,沿光轴的方向折射率和速度与O光一样.,3,晶体中,o,光与,e,光的相对光强,自然光入射：,o,光与,e,光的光强相等；,线偏振光入射，如图：主平面为,xz,平面,y,x,o,e,A,0,A,e,光轴,y,x,A,0,A,e,o,A,z,z,由图分析可得：,4.,光在单轴晶体中的波面图,晶体可分为正晶和负晶,.,n,e,n,o,的晶体,叫做正晶,.,如石英,.,n,e,n,o,的晶体,叫做负晶,.,如方解石,.,对于钠黄光,方解石晶体的折射率,:,e,光沿垂直于光轴的方向,折射率最小,速度最大,.,对于钠黄光,石英晶体的折射率,:,e,光沿垂直于光轴的方向,折射率最大,速度最小,.,(1)负晶波面图以点光源为例,光轴,e,O,O-xyz是方解石晶体内的三维坐标,o光在晶体内部各个方向速度一样，所以，经过t时间o光的波面图是球面；e光不同方向速度不同，所以波面图是椭球面。 o光和e光在光轴方向上相切。,e,o,光轴,(2),正晶的波面图,光轴,e,e,光波面图是长轴为,v,e,t,短轴为,v,o,t,在光轴方向上外切球面的椭球面,.,钠黄光在石英晶体内折射率,:,e,o,光轴,(1),作图法确定光在各向同性介质界面上的反射和折射光方向,.,5.,用惠更斯原理确定,o,光和,e,光的传播方向,n,1,n,2,用惠更斯原理确定反射光的传播方向,.,n,1,n,2,用惠更斯原理确定折射光的传播方向,.,空气,晶体,a方解石,光轴平行于入射面,平面波斜入射。,光轴,令,Ac,等于,1.658,取,1,为半径作圆,以o,光波面半径,为短轴,令,Ac,等于1.486,取1作长轴,作椭圆,(2),用惠更斯作图法确定光在晶体中的传播方向,.,光在方解石晶体中的传播方向,空气,晶体,.,.,o,光,e,光,A,C,B,光轴,b光轴垂直于入射面，平面波斜入射,空气,晶体,(c),方解石,光轴,K,e,K,o,S,e,S,o,以,1.486,为,半径作半圆圆,以o,光波面半径,为短轴,1.658为长轴作椭圆,光轴平行于入射面,.,平面波垂直入射,(,d,)方解石 :,光轴平行于界面,光垂直入射到界面上,.,空气,晶体,光轴,o,o,e,e,(a),石英,(,正晶,),光轴垂直于入射面,空气,晶体,光轴,o,o,e,e,以Ac,为1.54,取1,作半径画圆,作,o光波面,以Ac,为1.55,取1,作半径画圆,作,e光波面,.,光在石英晶体中的传播方向,光垂直入射到界面上,.,b)石英：光轴垂直界面,空气,石英,光轴,o,o,e,e,补充作业,3.2如图3.2所示, 一束单色自然光由空气垂直入射于棱镜方解石晶体的一个棱边AB上, 光轴也垂直于AB, 试用作图法求出在另一边BC上的反射光束其中no=1.658，ne=1.48。,自然光,A,作图题,3.2,图,B,C,