大学物理学习课件-§16.3 晶体的双折射 波片-PPT精品文档
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晶体的双折射现象(精)
•
光轴
• •
o光
e光
o光 e光
3. 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射
o光
• •
e光
• •
• •
e光
• •
o光
•
此时，o, e 光传播方向相同，但传播速度不同。从晶体出
射后，二者产生相位差。
三. 晶体偏振器
no (1.658) n(1.55) ne (1.486)
1. 尼科耳棱镜
••
•
•
2. 渥拉斯顿棱镜
•
光轴 o光
•
••
••
o光
e光
e光
o光Biblioteka ••上述两种棱镜得到的偏振光 质量非常好，但棱镜本身价 格很高，因而使用较少。
负晶体 no ne
o光 ie,o
••
e光
加拿大树胶
••
e
o
•
• e光 o光
3. 波晶片（光轴平行于表面且厚度均匀的晶体）
自然光垂直入射波晶片后， o 光, e 光传播速度不同， 产生的相位不同 。
§14.13 晶体的双折射现象
一. 双折射现象
1.双折射
双折射现象 一束光入射到
各向异性的介质后出现两
s
束折射光线的现象。
方解石
R2
R1
2. 寻常光和非寻常光
两折射光线中有一条始终在入 射面内，并遵从折射定律，称 为寻常光，简称 o 光
i n1
n2
e o
e光
o光
另一条光一般不遵从折射定律，称非常光，简称 e 光
3. 晶体的光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该 方向称为晶体的光轴。 例如 方解石晶体(冰洲石)
《晶体的自然双折射》课件
2 入射光线的振动方向
解释入射光线在晶体中的行为以及其两个不同的振动方向。
3 特殊光线的现象
揭示特殊光线在晶体中产生双折射的现象和效应。
自然双折射的应用
光学器件
探索自然双折射在设计和制造 光学器件中的重要应用。
实验室应用
展示自然双折射在科学研究和 实验室实践中的广泛应用。
生物医学应用
介绍自然双折射在生物医学领 域的创新应用。
- Smith, J., & Johnson, L. (2018). Applications of natural birefringence in biomedical research. Biophysical Reviews, 15(4), 345-362.
《晶体的自然双折射》 PPT课件
这个PPT课件将介绍晶体的自然双折射现象。我们将探讨晶体的结构、入射 光线的振动方向以及自然双折射在光学器件、实验室和生物医学中的应用。
简介
晶体基本概念
探讨晶体的基本特征和组成结构。
自然双折射现象
介绍自然双折射的发生和观察到的效应。
自然双折射的原理
1 晶体的结构
详细阐述晶体的内部结构和晶格。
自然双折射的常见晶体
1 石英晶体
解释石英晶体的特性和 其在双折射现象中的重 要作用。
2 冰晶体
探讨冰晶体的双折射效 应及其在地质和气象学 中的重要性。
3 钠长石晶体
介绍钠长石晶体的双折 射特性和在岩石学中的 应用。
自然双折射的测量方法
波度。
束缚光法
探索使用束缚光法来测量晶 体的双折射。
精密的光电测量
介绍精密光电测量技术在测 量双折射中的应用。
结论
总结自然双折射的基本原理和广泛应用，并展示未来研究方向的潜力。
解释入射光线在晶体中的行为以及其两个不同的振动方向。
3 特殊光线的现象
揭示特殊光线在晶体中产生双折射的现象和效应。
自然双折射的应用
光学器件
探索自然双折射在设计和制造 光学器件中的重要应用。
实验室应用
展示自然双折射在科学研究和 实验室实践中的广泛应用。
生物医学应用
介绍自然双折射在生物医学领 域的创新应用。
- Smith, J., & Johnson, L. (2018). Applications of natural birefringence in biomedical research. Biophysical Reviews, 15(4), 345-362.
《晶体的自然双折射》 PPT课件
这个PPT课件将介绍晶体的自然双折射现象。我们将探讨晶体的结构、入射 光线的振动方向以及自然双折射在光学器件、实验室和生物医学中的应用。
简介
晶体基本概念
探讨晶体的基本特征和组成结构。
自然双折射现象
介绍自然双折射的发生和观察到的效应。
自然双折射的原理
1 晶体的结构
详细阐述晶体的内部结构和晶格。
自然双折射的常见晶体
1 石英晶体
解释石英晶体的特性和 其在双折射现象中的重 要作用。
2 冰晶体
探讨冰晶体的双折射效 应及其在地质和气象学 中的重要性。
3 钠长石晶体
介绍钠长石晶体的双折 射特性和在岩石学中的 应用。
自然双折射的测量方法
波度。
束缚光法
探索使用束缚光法来测量晶 体的双折射。
精密的光电测量
介绍精密光电测量技术在测 量双折射中的应用。
结论
总结自然双折射的基本原理和广泛应用，并展示未来研究方向的潜力。
光学教程第六双折射-PPT精品
Ee
单色
自然光 起偏器
Eo
检偏器 波晶片
2019/11/10
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光学教程专题 光在晶体中的传播－－双折射
二、课件展示
课件展示了 偏振光劈尖干涉 的系统和干涉条 纹分布，如图1。 由于波晶片劈尖 厚度对相位的影 响，图中左方给 出了相应的偏振 光波形传播示意。
图1 偏振光劈尖干涉
2019/11/10
2019/11/10
图示
4
光学教程专题 光在晶体中的传播－－双折射
晶体折射率椭球
2019/11/10
5
光学教程专题 光在晶体中的传播－－双折射
一、基本原理
用惠更斯原理解释双折射现象
o光:各方向速度相同： uo c/no
其波阵面为球面。
e光:各方向速度不相同： ue
c ne
Cons
平行光轴的方向上： ne no
二、课件展示
课件主要展示自然光经尼科耳棱镜期间，其在 交界面处的透射和反射光的偏振方向的状态，如图 1。转换视角可以进行三维观察，如图2。
图1 尼科耳棱镜
2019/11/10
图2 不同视角观察
22
光学教程专题 光在晶体中的传播－－双折射
渥拉斯顿棱镜
2019/11/10
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一、基本原理 光学教程专题 光在晶体中的传播－－双折射
单轴晶体：只有一个光轴的晶体
例如，方解石晶体(CaCO3)
双轴晶体：两个光轴，如云母和硫磺。 光轴
主平面：晶体中光的传播方向与晶体光轴
构成的平面。o光偏振方向垂直主平面, e光偏振方向平行主平面.
主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构 光轴 成的平面。
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双折射现象-PPT精品文档
78
78 78
类晶体中存在一个特殊
的方向，当光线沿这一
B 光轴
方向传播时不发生双折
射现象. 称这一方向为
晶体的光轴 .
第十四章 波动光学
* 14－11
双折射现象
物理学教程 （第二版）
主截面 当光在一晶体表面入射时，此表面的法 线与光轴所成的平面.
e
当入射面是主截面时， O 光的振动垂直主截面； 光的振动平行于主截面. 光轴 光轴
第十四章 波动光学
光弹效应
寻常光线（o光）(ordinary rays) 服从折射定律的光线 非常光线（e光）(extraordinray rays) 不服从折射定律的光线 （一般情况，非常光线不在入射面内） 实验证明： O 光和 A
e光均为偏振光.
e
B
o e D C o
第十四章 波动光学
* 14－11
双折射现象
物理学教程 （第二版）
0
光 e 光 o
109
71
0
109 0
71
0
第十四章 波动光学
* 14－11
双折射现象
物理学教程 （第二版）
二
人为双折射现象
1 克尔效应: 有些各向同性的透明介质，在外加 电场的作用下，会显示出各向异性, 从而能产生双折 射现象，这种现象称为克尔效应. 2 光弹效应: 有些各向同性 的透明材料，如果内部存在应力， 它就会呈现出各向异性，当光射 入时，也会产生双折射现象，这 就是光弹效应.
* 14－11
双折射现象
物理学教程 （第二版）
一
双折射的寻常光和非寻常光
折射定律
双折射现象
方解石晶体
光通过单轴晶体时的双折射现象ppt课件
3、o光和e光的振动方向 o 光和 e光都是线偏振光，其振动方向如何？
o 光轴
e 光轴
o 光主截面
e 光主截面
用检偏器检验知
o 光的振动垂直 o光的主截面 e 光的振动在 e 光的主截面内
光轴在入射面内时， 两条光线的主截面就是入射面 o光的振动垂直入射面 两光偏振方向垂直 e光的振动在入射面内
4、o光和e光的主折射率（仅讨论单轴晶体） 光轴 o光的主折射率 两个主折射率
注意：在晶体内光轴是一个方向 实验上怎么操作呢？令入射表面垂直光轴，光线沿光轴方向入射，光线在晶体内 部传播不发生双折射。
光轴方向
空气
方解石 不发生双折射
方解石晶体的光轴（方向）
两钝隅连线方向为 光轴方向
101°52′
78°8′
78°8′
三个角度均为 101°52′的顶点 称为钝隅
单轴晶体 单轴晶体（uniaxis crystal） 只有一个光轴方向： 方解石 (冰洲石)、石英（quartz）、红宝石 人工拉制单轴晶体、ADP(磷酸二氢氨)、铌酸锂(LiNiO3） 方解石晶体的演示 双轴晶体（biaxis crystal）
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
当方解石晶体旋转时，o 光不动，e 光围绕o 光旋转
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
当方解石晶体旋转时，o 光不动，e 光围绕o 光旋转
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
当方解石晶体旋转时，o 光不动，e 光围绕o 光旋转
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
当方解石晶体旋转时，o 光不动，e 光围绕o 光旋转
方解石晶体实物照 片 纸面
光在晶体中的双折射30页PPT
光在晶体中的双折射
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈
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4. 惠更斯作图法的解释(以负晶体为例)：
光轴
o
e
自然光
vo ve
自然光
oe
oe
自然光
o
e
o
e
o
e
o
e
·8 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
三、Nicol 棱镜
1 . 658 , n 1 . 486 方解石： n o e
加拿大树胶：无双折射现象，n 1 .55
n d n d o、e光间光程差： o e
o、e光间位相差：
(n n )d 2 2 o e
d
半波片或二分之一波片：
光轴
( 2 k 1 ) d 2k1 no ne 2
·12 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
§16. 3 晶体的双折射 波片
四分之一波片
P
不变
自然光 明暗 交替
部分偏振光
圆偏振光
明黑 交替 明黑 交替
线偏振光
P
·19 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
1. o、e光及其特点： 2. 双折射晶体的光轴、主截面； 3. Nicol 棱镜及其起偏与检偏； 4. 二分之一波片、四分之一波片：
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
用作起偏器：出射光为线偏振光，偏振面//主截面！ 用作检偏器：只让偏振面平行于主截面的线偏振光
通过！
A
B
e
光轴
D
C
面ABCD：为方解石晶体的主截面。
·11 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
四、波片 椭圆偏振光与圆偏振光
e
光轴
即线偏振光通过二分之一波片后仍为线偏振光，但振
动面旋转 2角度。
·16 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
☻通过四分之一波片： ( 2 k 1 ) 2 2 (2 k1 )
1 2
2
o
A
光轴
e
光轴
§16. 3 晶体的双折射 波片
晶体中 o、e 光的子波波阵面：
光轴
veபைடு நூலகம்
e
e光的主折射率：
晶 体 方解石 白云石
硝酸钠 冰
o
ne
1.486 1.500 1.332 1.310
·7 ·
no
1.658 1.681 1.585 1.309
ne c ve
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
线偏振光通过波片后偏振特性如何 ?
光轴
e
e
d
o
o
光轴
当线偏振光振动面垂直或平行与波片的主截面时，出
射光仍为线偏振光！
·14 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
若线偏振光振动面与光轴间有一定夹角，结果如何 ?
1 0 入射前两分振动间：
o
Ao
光轴
A e Ae
·5 ·
现象！
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
3. 晶体中 o、e 光的特点：
主平面： 光轴与光线构成的平面。 主截面： 光轴与表面法线
构成的平面。
入射面： 入射光线与表面
法线构成的平面。
主截面
o
e
若入射面与主截面重合，则o、e光主平面皆与重合。
·6 ·
Chapter 16. 光的偏振
即 线偏振光通过四分之一波片后为椭圆偏振光！
o 若 45 ，则 A ，为圆偏振光！ o A e
·17 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
五、偏振光的区分
自然光 线偏振光 椭圆偏振光
E
E
E
Fig . 偏振特性的比较
·18 ·
Chapter 16. 光的偏振
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
§16.3 晶体的双折射 波片
·1 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
一、晶体的双折射现象
实验结论： 1. 一束光遵从折射定律： 称为寻常光，或 o光。
2. 另一束不遵从折射定律：
称为非寻常光，或 e光。 3. o光和e光皆为线偏振光，且振动方向相互垂直。
·2 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
二、晶体双折射现象的解释
1. 媒质中光的传播机理：
E(t)
·3 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
二、晶体双折射现象的解释
1. 媒质中光的传播机理： 晶体中 u
1
n c r r r u
光轴
光轴
A A sin e
A A cos o
1 0
·15 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
☻通过二分之一波片： ( 2 k 1 ) 2
( 2 k 1 ) 1 2
o
A
光轴
2 k1 d 12 n n o e 2
2 k1 d 14 n n o e 4
5. 椭圆偏振光、圆偏振光及其他偏振光的区分。
( 请看录像 )
·20 ·
3 2 0
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
四分之一波片： (2 k 1 ) 2 自然光通过波片后：
d 2k1 no ne 4
2 k 1 ) 或 ( 2 k 1 ) 随机值 ( 2
随机值
d
即：自然光通过波片后仍
为自然光！
光轴
·13 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
各向异性介质 εr 并 非为常数，与方向
有关！
·4 ·
Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
2. 晶体的各向异性电结构：
p ( 1 ) E r 0
不完全对称性
沿不同 E
C
O
方向时 p 不同，εr 亦不同。
Ca
O O
光轴： 该方向不产生双折射
光 轴 Fig. CaCO3 晶包结构
A
B
D
C
面ABCD：为方解石晶体的主截面。
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Chapter 16. 光的偏振
§16. 3 晶体的双折射 波片
三、Nicol 棱镜
1 . 658 , n 1 . 486 方解石： n o e
加拿大树胶：无双折射现象，n 1 .55
A
B
e
光轴
D
o
C
面ABCD：为方解石晶体的主截面。
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