(物理光学)第十五章 光的偏振和晶体光学基础-2

1、光轴(Optical axis)：
在双折射晶体中存在一个特殊的 方向，当光束在这 个方向传播时不发生双折射，此方向称为晶体 的光轴。 在光轴方向上，o 光和 e 光都遵守折射定律。而且： no=ne
2、主平面(Principal plane)和主截面(Principal section)：
主平面：光线和光轴所组成的平面。 o光主平面：o光和晶体光轴组成的面为o主平面。 o光振动方向垂直于o主平面。 e光主平面：e光和晶体光轴组成的面为e主平面。 e光振动方向平行于e主平面。
主截面(Principal section)： 光轴和晶体表面法线 (Normal line)组成。 n
n
当入射光在主截面内时，o光e光主平面均为主截面。 光线在一般情况下入射晶体， o光和e光是不同面的。
3．晶体的分类（Types of crystal）： • 各向同性晶体（Isotropic crystal）：不产生双折 射现象。如：NaCl • 双折射晶体（Anisotropic crystal）：
§15－2 光在晶体中的传播
一、晶体(Crystal)的双折射(Birefringence)现象
1. 双折射现象
光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互 垂直振动矢量的光的折射率不同而产生两束折射 光，这种现象称为双折射 (Double Refraction)。
2. 寻常光（Ordinary light, o光）和非寻常光 （ Extraordinary light ,e光）
o光 e光 光轴
Vo Ve时
e光
o光
Optical axis
正晶体：no ne，e光波面（椭球面）在o光波面（球面）之内。 负晶体：no ne，o光波面（球面）在e光波面（椭球面）之内。
三、用惠更斯原理解释双折射现象 图1、光线垂直入射时的双折射现象 a)晶体表面垂直于光轴 b)晶体表面平行于光轴 图2、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 a) 光轴在入射面内 b) 光轴垂直于入射面
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。
二、晶体特性 方解石晶体（Calcite--CaCO3） 顿隅
光轴
optical axis
O E
AA
AA
O’
oe
图1-b-1)
o e
E’
光线垂直入射时的双折射现象 (晶体表面平行于光轴)
入射光(Incident ray) 光轴
optical axis
AA
AA
O’
O
E
o e
o
e
图1-b-2） 光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴)
图2-a） 光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 （光轴在入射面内）
单轴晶体（Uniaxial）：只有一个光轴方向的 晶体。如：方解石(Calcite)、石英 (Quartz)。
双轴晶体（Biaxial）：有两个光轴方向的晶体。 如：云母(Mica)等。
4．单轴晶体中波的传播： z (光轴)
y
x
晶体中的波面
5．正负晶体： Vo Ve时为正晶体(Positive crystal)； 为负晶体(Negative crystal)。
图2-b）、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 （光轴垂直于入射面）
入射光(Incident ray)
AA
O 光轴
AA
O’
optical axis
E
o e
图1
光线垂直入射时的双折射现象
o e
E’
入射光(IncidHale Waihona Puke Baidunt ray)
AA
光轴
AA
O’ E’
optical axis O
E
oe
图1-a)
o e
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面垂直于光轴)
入射光(Incident ray)