方解石双折射演示22页PPT
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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)
高二物理竞赛课件：光的双折射现象
B
E’
• F’
出射光沿相同方向传播，具有相互垂直的偏振方向，传播速度 相同，不产生双折射现象。
4、平行光垂直入射，光轴在入射面内，光轴平行晶体表面
光轴
A
B
E F
O垂直的偏振方向，但传播 速度不相同，我们认为产生了双折射现象。
双折射晶体的分类：
e波面 光轴
单轴晶体: 只有一个光轴的晶体：方解石、石英、红宝石等 双轴晶体：有两个光轴方向的晶体：云母、硫磺、黄玉等
2、主截面(主平面) ：
晶体中由某光线与晶体光轴构成的平面 称为与该光线相对应的主截面。
o光的振动方向垂直于自己的主截面 e光的振动方向平行于自己的主截面
光轴 e光 o光 对于主截面和入射面重合的情况，o光、e光都在入射面内， 它们的振动相互垂直。
tg n1 1 36 56
n2 1.33
又因 i2 是布儒斯特角，由布儒斯
特定律可得：
tgi2
n3 n2
1.5 1.33
i2 48 26
i2 4826 3656 1130
光轴
正晶体：vo ve 如石英 no ne 负晶体：vo ve如方解石 no ne
ve o
v0
o
v0 ve
正晶体
o波面
负晶体
四、双折射现象的应用
利用晶体制成一些棱镜或者器件可以从自然光中获得 高质量的线偏振光。
1、尼科耳棱镜
no (1.658) n(1.55) ne (1.486)
出射的是一束振动方向在屏幕面内的线偏振光
光的双折射现象
一、双折射 ：当一束自然光射向各向异性的介质时，从界面折入介质内部的折射光分 为传播方向不同的两束光的现象
方解石的一物双像
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
第5章--光的双折射及应用PPT课件
x
（a）通过半波长片
椭圆偏振光 z
x
0 < < 45o z E x
圆偏振光 z
45o
x
45o z E x（b）通过四分之一波长片 /2 Nhomakorabea.
（c）通过四分之一波长片 /2
18
1/4波片能使寻常光线与非寻常光线的
相位差变化/4
• 相位差不同，通过晶体的光波偏振态就不同。
• 例如，四分之一波片能使寻常光线与非寻常光线
半波延迟片 π
使线偏振光两个正交分量的相位差为180o
• 半波延迟片的厚度L使线偏振光两个正交分
量的相位差 π ，对应波长一半（/2）
的 延迟，其结果是分量E//与E 相比延迟了 180o。
• 此时，如果输入E与光轴的夹角是，那么 输出 E 与光轴的夹角就是 ，输出光与输
入光一样仍然是线偏振光，只是 E 逆时针
.
1
5.1 光的双折射效应
• 5.1.1 各向同性材料和各向异性材料 • 5.1.2 光的双折射效应 • 5.1.3 双折射的几种特例 • 5.1.4 晶体的双色性 • 5.1.5 光纤双折射效应
.
2
5.1.1 各向同性材料和各向异性材料
• 晶体的一个重要特征是它的许多特性与晶体的方
向有关。因为折射率 n r ，介电质常数 r 与
• 利用双折射可制成偏振分束器（PBS）。
.
6
图5.1.3 非极化光进入各向异性晶体方解石后 将发生双折射，产生相互正交偏振的寻常光(o)
和非寻常光(e)，以不同的速度传播
.
7
方解石 晶体的双折射
101.92o 主截面 非寻常光
入射光
E//
双折射
偏振片M
...
单色 自然光
波片 A Ao
偏振片N
a Ae
Ao Ae 主截面
一对 相干光
d
光轴
偏振化方向
结束 返回
Ae = A cos a
Ao = A sina
A´ = Ae sina e
= A cosa sina ´ Ao = Ao cos a Ao N A´ o 轴 光
A
M Ae
a a
a
a
A´ e
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
结束 返回
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
结束 返回
三、光轴、主平面 光轴：在方解石这类晶体 中存在一个特殊的方向， 当光线沿这一方向传播时 不发生双折射现象。称这 一方向为晶体的光轴。
102 78
0 0
102
0
光轴
尼科耳棱镜的制作过程
71
0
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
涂上加拿大树胶
结束 返回
尼科耳棱镜的制作过程
68
0
结束 返回
五、尼科耳棱镜 A M 22 自然光 90 加拿大树胶 ..... e. . . o 光 φ .. 68 .. N 轴 C
结束 返回
d
双折射现象 方解石晶体
纸面
双
折 光光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双
折 光光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双 折
光光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双 折
光光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双 折
光 光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双 折
光 光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面面
双
折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双
折 射
光光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双
折 射
光光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双
折 射
光光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
光 光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
纸面
双 折
光光
射
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
方解石双折射演示
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
e
o
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕oБайду номын сангаас旋转
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
e
o
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
光 光
方解石 晶体
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕o光旋转
纸面
双 折 射
方解石 晶体
光 光
当方解石晶体旋转时， o光不动，e光围绕oБайду номын сангаас旋转
光通过双折射晶体ppt课件
A
O
光轴
•
E
O
B E’ F
•
•
F’
出射光沿同方向传 e 播，具有相互垂直的 出射光沿同方向传播，具有 偏振方向，传播速度 相互垂直的偏振方向，但传播速 相同，不产生双折射 度不相同，我们认为产生了双折 现象。 射现象。δ＝（no-ne)d 20
3)光轴垂直入射面
平行光倾斜入射 平行光垂直入射
A 光轴 O E O
光，这种现象称为双折射 (Double Refraction)。
7
8
2. 寻常光（Ordinary light, o光）和非寻常 光 （ Extraordinary light ,e光） 两束折射光中，有一束光遵守折射定律， 称为寻常光（o光）；另外一束一般不遵守 折射定律，称为非寻常光（e光）。 说明：1〕o光和e光与晶体密不可分 2〕折射定律的含义 折射定律有两个含义： A. 折射角的关系，B. 入射光线和折射光线与 法线同在一个平面。
17
六.用惠更斯原理解释光的双折射现象
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。
O光波面 A 光轴方向
e 光波面
O光波面
A
e 光波面
光轴方向
负晶如方解石CaCO3
正晶如石英SiO2
光通过双折射晶 体
一
双折射的寻常光和非寻常光
双折射： 一束入射光线进入晶体后，有两束折射光. 寻常光线O光，折射率 n o 为恒量.
非常光线 e 光，折射率随光的传播方向 不同而不同.
2
方解石晶体
102 A
20--2双折射.ppt
e光
O e二光通过厚度d的光程差： (ne no )d
四分之一波片
/4
/2
二分之一波片（半波片）
（负晶体） D）光轴与晶体表面垂直（正入射） 自 然 光 光轴
o光
e光
2）入射面与主截面垂直的情况 （负晶体） A）光轴与晶体表面平行（斜入射）
负晶体
e光
光轴
光轴
转90° 看到了！ 2）入射面与主截面垂直的情况 （负晶体） o光 光轴与晶体表面平行（斜入射）
入射面在主截面内时，o光e光的振动面互相垂直 且o光为振动面垂直于主截面的偏振光； e光为振动面平行于主截面的偏振光；
ˆ n
78º
光轴 4）正晶体与负晶体 入射面与主截面重合时， 让光垂直于光轴入射，对 不同的晶体，e光折射率： ne可以 也可 no ve可以 也可 vo
78º
§20--4双折射（Double Refraction）
二）双折射现象 方解石 e光 O光
双折射 双折射
自然光 双折射现象--同一束光线通过折射后 分为两束的现象 二）寻常光和非寻常光（1687年惠更斯研究） 1）两束光均是偏振光，一束叫寻常光（O光） 一束叫非寻常光（e光） 2）O光遵守折射定律，而e光不遵守所知的折射 定律。
2）主截面--晶面法线与光轴组成的平面 主截面是由许多平行平面 78º ˆ n 构成。 102º 3）主平面--光轴和晶体内 任一条光线组成的平面。 注意： 78º O光与e光都有各自的主 平面，入射面在主截面 内时，O光e光的主平面 光轴 重合并同在主截面内。 入射面在主截面内时，o光e光的振动面互相垂直 且o光为振动面垂直于主截面的偏振光； e光为振动面平行于主截面的偏振光；
五章光的双折射ppt课件
Iee Ieo
z1 z2
Ioo I 0
I ee
Ioe
Ieo I e
5.４.２ 光在晶体中的传播方向
{正晶体 vo>ve 负晶体 ve>vo
石英 方解石
一、单轴晶体内o光和e光的传播方向:负晶体为例
1. 以i角入射到晶体，光轴在入射面内
sini c
sin ro v o no
····i A···B·cDΔ t
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化
O’
入射光
振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’
入射光 振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化
入射光 振动面
O’
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化
负晶体：no> ne， vo < ve （如方解石、电气石等） 旋转椭球面在球面之外 旋转椭球面的短轴等于球面的直径。
负晶体 vo
光轴 ve
例
强度为I的自然光，垂直入射到方解石晶体上后又垂直入射到 另一块完全相同的晶体上。两块晶体的主截面之间的夹角为， 试求当等于30°时，最后透射出来的光束的相对强 度（不考虑反射、吸收等损失）。
知识点回顾
物质的二向色性
利用
分界面的反射和折射 晶体的双折射
可得到线偏振光
5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO 3
纸面
5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象
一、双折射现象
演示文稿晶体的双折射现象
第33页，共56页。
一. 双折射的概念 1.双折射现象
一束光线进入某种晶体，产生两束折射光叫双折射.
e
e•
··· o ··· •o
方解石
2.寻常光(o光)和非寻常光(e光)
自然光 n1 i
n2 (各向异
性媒质) ro
re o光 e光
o光 : 遵从折射定律
n1 sion光i 与n2 esin光ro均为
晶体
第30页，共56页。
纸面
光光
方解石 晶体
第31页，共56页。
1、放玻璃板时看到一个字。
玻璃是各向同性介质。
光射到各向同性介质的表面时它将按折射定律向某 一方向折射，这是一般常见的折射现象。
第32页，共56页。
2、放方解石晶体时看到两个字？
方解石是各向异性晶体，一束光射到各向异性 介质中时，折射光将分为两束。
振片。
I 0 检偏器
1/4
IP
判断：旋转一周过程中，若有消光现象出现为圆偏振光；否则 为自然光。
为什么？？
第49页，共56页。
两个振动方向互相垂直的简谐振动的合振动
第50页，共56页。
原理：
已知圆偏振光中o、e 光的位相差为 = /2 ，通过四分之一波片后，又产生了 /2 的相差， 则 o、e 光的总相差为0或 ，这样，通过四分之
102o 102o
78o 78o 102o
光轴
(a) 方解石晶体
(b) 石英晶体
图 晶体的解理面形式
又称水晶，属三角晶系晶体，其化学成分为二氧化硅（SiO2），结构上易解理成
角锥状。纯质的石英晶体呈无色透明状，因而也是制造偏振光学器件的重要材料之一。
第4页，共56页。
一. 双折射的概念 1.双折射现象
一束光线进入某种晶体，产生两束折射光叫双折射.
e
e•
··· o ··· •o
方解石
2.寻常光(o光)和非寻常光(e光)
自然光 n1 i
n2 (各向异
性媒质) ro
re o光 e光
o光 : 遵从折射定律
n1 sion光i 与n2 esin光ro均为
晶体
第30页，共56页。
纸面
光光
方解石 晶体
第31页，共56页。
1、放玻璃板时看到一个字。
玻璃是各向同性介质。
光射到各向同性介质的表面时它将按折射定律向某 一方向折射，这是一般常见的折射现象。
第32页，共56页。
2、放方解石晶体时看到两个字？
方解石是各向异性晶体，一束光射到各向异性 介质中时，折射光将分为两束。
振片。
I 0 检偏器
1/4
IP
判断：旋转一周过程中，若有消光现象出现为圆偏振光；否则 为自然光。
为什么？？
第49页，共56页。
两个振动方向互相垂直的简谐振动的合振动
第50页，共56页。
原理：
已知圆偏振光中o、e 光的位相差为 = /2 ，通过四分之一波片后，又产生了 /2 的相差， 则 o、e 光的总相差为0或 ，这样，通过四分之
102o 102o
78o 78o 102o
光轴
(a) 方解石晶体
(b) 石英晶体
图 晶体的解理面形式
又称水晶，属三角晶系晶体，其化学成分为二氧化硅（SiO2），结构上易解理成
角锥状。纯质的石英晶体呈无色透明状，因而也是制造偏振光学器件的重要材料之一。
第4页，共56页。
光通过单轴晶体时的双折射现象
纸面
方解石 晶体
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
纸面
方解石 晶体
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
纸面
方解石 晶体
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
纸面
方解石 晶体
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
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO3
1、双折射现象 用眼睛观看发光点，会看到 两个像点，透过方解石晶体， 纸面上的字成了的双字
O光和e光
自然光进入各向异性晶体中，光线怎样传播？
两束折射光
▲ 服从折射定律寻常光线 ordinary ray— O光
▲ 不服从折射定律异常光线 extra —e光
5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象
一、晶体的双折射双现折象射
一束单色自然光垂直入射于晶体的表面,进入晶体后,变为两束光 .
O光
•• •• •• ••
• •• • • • •• • •
OE光偏振
插页
单色自然光
e光
晶体的截面
晶体绕入射光方向旋转, 寻常光(O光)不动,非常光(e光)随着晶体旋 转.
产生双折射原因
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 e光的振动在入射面内
两光偏振方向垂直
4、o光和e光的主折射率（仅讨论单轴晶体）
光轴
两个主折射率
o光的主折射率
c no vo