光的双折射解析

o光：双折射的两束折射光中，一束遵循折射定律，传播速度v o沿各个方向都相同，折射率n o=si n i/si n t o=c/v o=常量，称作寻常光，记为o光。

e光：通常不遵循折射定律，折射方向通常在入射面之外，传播速度随传播方向而改变，si n i/si n t e≠常量，称作非寻常光，记为e光

o光和e光都是传播光线在双折射晶体内部定义的，双折射晶体外没有o光和e光

光轴：晶体中的一个方向，光沿此方向传播不发生双折射，且折射光遵循折射定律

光轴仅代表一个特殊的方向，凡平行于此方向的直线均为光轴

只有一个光轴方向的晶体称作单轴晶体，有两个光轴方向的晶体称作双轴晶体

在单轴晶体内，光线的传播方向与晶体光轴构成的平面称作该光线的主平面

o主平面：光轴+o光线

e主平面：光轴+e光线

主截面：光轴+晶体表面法线。入射面：入射光+晶体表面在入射点处的法线

o光和e光都是线偏振光

o光的电矢量垂直于o主平面，振动方向始终与光轴垂直。e光的电矢量平行于e主平面，振动方向平行于e主平面

通常e光不在入射面内，即e光和o光不共面。只有当光轴在入射面内(也即入射光在主截面内)时，入射面、主截面、o主平面和e主平面四个面重合，此时o光和e光都在入射面内。若入射光与光轴重合，则不再发生双折射。若入射光与光轴共面但不重合，则有折射角t e≠t o，sin t e≠si n t o，发生双折射

在双折射晶体中，o光沿各个方向传播的速度相同，o光的波面为半径为球面，o光的传播方向始终垂直于波面。e光沿各个方向的传播速度不同，e光的波面为椭球面，传播方向仅在椭球的长短轴处垂直于波面。

o光和e光沿光轴方向的传播速度相同，沿垂直于光轴的方向传播速度相差最大

n e称作晶体的主折射率。n o为恒量，n e定义为e光沿垂直于光轴方向的折射率，其数学表达式中的v e也为同一方向的传播速度

n e=c

v e n o=c

v o

正晶体和负晶体：满足v o>v e→n on e的称作负晶体，o光波面在e光波面之内，椭球面外切于球面，

切点是短轴(2v o t)的顶点，短轴方向即光轴，长轴(2v e t)

波片：有两个表面互相平行且光轴平行于这两个表面的单轴晶体薄片称为波片。光垂直入射到波片上，在波片内部只能分解成传播方向相同、频率相同、电矢量互相垂直的o 光和e光。两束光中传播速度快的光矢量方向定义为快轴，与快轴垂直的方向为慢轴光以任意角度入射双折射晶体表面，光轴与o光波面的交点即光轴与e光波面的交点光轴平行晶体表面和入射面，光斜入射晶体表面，o光和e光都在入射面内

光轴平行晶体表面和入射面，光垂直入射晶体表面，o光和e光的传播方向与入射光相同，椭球主轴(是长轴还是短轴由晶体的正负性决定)即传播方向，偏振方向互相垂直，传播速度大小不同，发生双折射

光轴平行晶体表面并垂直入射面，光斜入射晶体表面，e光波面在入射平面内的投影面是半径为v e t的圆，sin i/si n t e=c/v e=n e (n e是主折射率)，故此情况下e光遵循其自身的折射定律，但v e t≠v o t，仍发生双折射

平行光斜入射晶体表面的惠更斯作图法：

(1)选取某一条入射光线的入射点，记为点O

(2)过O点做相邻入射光线的垂线，垂足为A∗

(3)以O为圆心，v o t为半径画出e光波面的截面圆

(4)记相邻光线的入射点为A,过A点做截面圆的切线 ,切点为B

(5)以O为中心，长度v o t为一半主轴，垂直于此半主轴且长度为v e t的线段为另一半主

轴，画出e光波面的椭圆截面

光偏振状态的检验