《双折射现象》课件
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《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
《双折射现象》课件
通过利用晶体或塑料等材料制造的特殊透镜，可以实现对不同偏振状态
光的分离和操控。
02
光学通信
在光纤通信中，双折射现象可用于实现光的偏振复用，从而提高通信容
量和传输速率。通过在光纤中引入双折射效应，可以实现信号的并行传
输和信号的解调。
03
光学传感
双折射现象还可以应用于光学传感领域，如压力、温度、磁场等物理量
的测量。通过利用双折射现象对光的偏振状态的影响，可以实现对物理
量的敏感测量。
02
双折射现象的物理原理
光的波动性
光的波动性是指光在传播过程中表现出的振动特性。光波是一种横波，具有振动 方向与传播方向垂直的特性。
当光波通过某些介质时，由于介质中分子或原子对光的振动方向产生影响，导致 光波的振动方向发生变化，从而影响光的传播方向。
光的偏振
光的偏振是指光波的振动方向在某一特定平面内。自然光中 ，光波的振动方向是随机的，但在特定条件下，光波的振动 方向可以被限制在某一特定平面内。
偏振光在某些介质中传播时，其传播方向会受到介质中分子 或原子的影响，从而表现出不同的光学性质。
双折射的物理机制
双折射是指当光线通过某些晶体或其它双折射介质时，光波会分裂成两 个偏振方向相互垂直、传播速度不同的光线，这种现象称为双折射。
双折射现象在光学通信和信息处理中有重要的应用，如光子晶体光纤、量子通信等，利用双折射现象可 以实现高速、大容量的信息传输和处理。
双折射现象的研究趋势与展望
探索新型双折射材料
随着科技的发展，新型材料的不断涌现，探索具有更高双折射 系数、更稳定的新型双折射材料是未来的研究趋势之一。
深入研究双折射机制
目前对双折射机制的理解还不够深入，未来需要进一步深 入研究光与物质相互作用机制，揭示双折射现象的本质。
晶体的双折射.ppt
光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现。
一.双折射现象 光线进入光学各向异性媒质(如方解石)后产生两条折射
光线的现象，称为双折射现象。
天然的方解石晶体 是双折射晶体
B A
o 光 e光
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO 3
纸面
方解石
晶体中的双折射现象
e
e
··· o ···
o
以入射线为轴转方解石，光点o不动，e 绕o转，用偏振
晶体的双折射
有些透明媒质，如玻璃、水、肥皂液等，不论光沿哪个 方向，传播速度都是相同的，媒质只有一个折射率，这样的 媒质称为光学各向同性媒质
同时还存在另一类媒质，主要是透明晶体物质，如方解 石(化学成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中 传播时，沿着不同方向有不同的传播速率，这样的媒质 称为光学各向异性媒质。
e 波面
O 波面
正晶体
负晶体
小结
o光在各个方向的传播速度相同，子波面应为球面。 e光的传播速度随方向变化，但可以证明子波面为旋转
椭球面。
o光和e光在光轴方向传播速度相同，故子波面在光轴 方向相切；实验表明，在垂直于光轴的方向上速度相差最 大。 对负晶体(如方解石)，在垂直于光轴的方向上, o<e , no>ne ,故e光的子波面(旋转椭球面)应包围o光 的子波面(球面)。
片检验，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。
所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。
二、o光和e光
自然光 n1 n2
(各向异 性媒质)
i
ie
io
e光 o光
一条遵守通常的折射定律(n1sini =n2sinr)，折射光线在
入射面内，这条光线称为寻常光线(ordinary rays)，简 称o光。
一.双折射现象 光线进入光学各向异性媒质(如方解石)后产生两条折射
光线的现象，称为双折射现象。
天然的方解石晶体 是双折射晶体
B A
o 光 e光
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO 3
纸面
方解石
晶体中的双折射现象
e
e
··· o ···
o
以入射线为轴转方解石，光点o不动，e 绕o转，用偏振
晶体的双折射
有些透明媒质，如玻璃、水、肥皂液等，不论光沿哪个 方向，传播速度都是相同的，媒质只有一个折射率，这样的 媒质称为光学各向同性媒质
同时还存在另一类媒质，主要是透明晶体物质，如方解 石(化学成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中 传播时，沿着不同方向有不同的传播速率，这样的媒质 称为光学各向异性媒质。
e 波面
O 波面
正晶体
负晶体
小结
o光在各个方向的传播速度相同，子波面应为球面。 e光的传播速度随方向变化，但可以证明子波面为旋转
椭球面。
o光和e光在光轴方向传播速度相同，故子波面在光轴 方向相切；实验表明，在垂直于光轴的方向上速度相差最 大。 对负晶体(如方解石)，在垂直于光轴的方向上, o<e , no>ne ,故e光的子波面(旋转椭球面)应包围o光 的子波面(球面)。
片检验，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。
所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。
二、o光和e光
自然光 n1 n2
(各向异 性媒质)
i
ie
io
e光 o光
一条遵守通常的折射定律(n1sini =n2sinr)，折射光线在
入射面内，这条光线称为寻常光线(ordinary rays)，简 称o光。
光的双折射ppt
•• 波晶片（波片）
厚度为d ,光轴与两个表面平行 的双折射晶体薄片称为波片。
当自然光垂直入射时，由晶体 光轴 出射的是振动方向相互垂直的 线偏振光，它们沿原入射方向 同向传播，但传播速度不同。
石英
e
•O •
d
对于方解石晶体e光比O光快。 对于石英晶体e光比O光慢。
O光和e光两者到达波片的另一
表面时，必然有相位差。
则
d
(2k 1)
,k 2(n0 ne )
0,1,2,
称为二分之一波长片或半波片。
*若O和e光相位差为
(2k 1)
/2
，光程差是
1 4
波长的奇数倍。
则
d (2k 1) , k 0,1,2,
4(n0 ne )
称为四分之一波长片。
波片的作用是使通过它的O光和e光有相位上的
改变，因此也称为相位延迟器。在偏振光分析
方向垂直于入射面，垂直光轴；分解成的 e
光振动方向平行于入射面，平行于光轴。
Ae Acos AO Asin
若C为1/4波片，即=/2，且若=450，则从C出射圆偏振光 若C为1/4波片，且 450、 900或00，则出射椭圆偏振光
若C不为波长片也不是半波片，即 k 时，且 450、
900或、 00 时，则从C垂直出射椭圆偏振光。
D
C
•••
O
• •e
O
•e
光从光密到光疏 折射光要偏离法线
•
A
方解石
O 光振动垂直 于光线和光轴 组成的平面。
O •e
B
在棱镜BCD中，传播的 O光和e光波面与入射面 相截成两个同心圆。
e 光振动平行
于光线和光轴 组成的平面。
17.11光的双折射现象
17.11 光的双折射现象
3 主截面： 光轴与晶面法线组成的平面 入射线在主截面内时,两条折射线均在主截 面内
光轴
109
71
71
光轴
109
e光
o光
17.11 光的双折射现象
四 正晶体与负晶体 o光波面:球面 e光波面:旋转椭 球面 光轴方向相切 ( vo ve )
光轴 光轴
*
17.11 光的双折射现象
一 晶体的双折射现象 双折射现象:光进入各向异性介质(双折射 晶体)时,介质中出现o光和e光两条折射光线.
17.11 光的双折射现象
折射定律
双折射现象
方解石晶体
i
n
玻璃
动 光 学 波动光学
sin i n 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
o
e
o
e
o、e光均为
2 寻常光线: 在晶体中各方向上传播速度相 同. c no 常量 vo 1 非常光线: 晶体中各方向上传播速度不 同,随方向改变而改变.
c ne ve
no 、ne
：称为主折射率
17.11 光的双折射现象
三 光轴及主平面
1光轴:晶体内的特 定方向,在该方向,o 光和e 光的传播速 度相等 任何平行于光轴 的直线都是光轴
线偏振光：
1寻常光o (ordinary ray): 遵守折射定律,在入射面内
sin i n0 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
2 非常光e (exotic ray): 不遵守折射定律,一般不在入射面内
sin i ne 恒量 sin
17.11 光的双折射现象
二 理论解释
第5章-光的双折射及应用精品PPT课件
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
光子学与光电子学 原荣 邱琪
方解石 晶体的双折射
101 . 92 o 主截面
入射光
E //
非寻常光 e
78 .08 o
o
E
寻常光
光轴 (在该页 纸平面内)
• 方解石是一种负单轴晶体，沿一定的晶体平面把 晶体切成菱面体，晶面是一个平行四边形（相邻 两角的角度是78.08o和101.92o），包含光轴并与 一对晶体表面垂直的方解石菱晶平面叫主截面。
图5.1.4 入射光与光轴方向不同出现两种不 同的情况
光子学与光电子学 原荣 邱琪
e光和o光 的波前
非偏振光
光轴
（a）入射光与光轴平行，不发生双折射， 也没有速度差
o光 的波前
非偏振光
e光 的波前
o光 的波前
非偏振光
e光 的波前
光轴
（b）入射光与光轴垂直，不发生双折射， 但又速度差
非偏振光
光轴
（c）入射光与光轴成一定角度， 发生双折射，并有速度差
• 在单轴晶体中，两个正交的偏振光称为寻常光（o） 和非寻常光（e）。寻常光在所有的方向具有相同 的相速度，它的表现就像普通的电磁波，电场垂 直于相速度传输的方向。非寻常光的相速度与传 输方向和它的偏振态有关，而且电场也不垂直于 相速度传输的方向。
• 利用双折射可制成偏振分束器（PBS）。
光子学与光电子学 原荣 邱琪
• 通常，双色性取决于光的波长，例如铝硼矽酸盐 晶体对寻常光的吸收比对非寻常光的吸收更强。
光子学与光电子学 原荣 邱琪
5.1.5 光纤双折射效应
10--7双折射
有两个光轴的晶体称双轴晶体（云母、硫磺等）
2）主截面--晶面法线与光轴组成的平面 78º 102º
ˆ n
主截面是许多平行平面 3）主平面--光轴和晶体内 任一条光线组成的平面。 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 重合并同在主截面内。
光轴
o光振动方向垂直于它对应的主平面；
I=I0 cos2 =[入射偏振光的E方向，尼科耳棱镜的主平面]
0
90
2）沃氏棱镜 o光、e光是相对主平面而言的 o光垂直主平面，e光平行主平面
e光
光 轴
e光
O光
o、e二光通过晶体 后被分得很开，从 而获得偏振光。
光轴
o光
e光振动方向平行于它对应的主平面；
入射面在主截面内时e二光的光振 动并不垂直
光轴
4）主折射率 O光各向同性，速度定值 e光各向异性 速度不定 主折射率 正晶体-折射率
c no vo
通常用垂直于光轴方向，
c ne ve
v0 ve n0 ne
光轴入射面在主截面内时o光e光的振动互相垂直动并不垂直784主折射率o光各向同性速度定值通常用垂直于光轴方向主折射率正晶体负晶体光轴正晶体负晶体e光各向异性速度不定折射率四偏振棱镜自然光光轴68n1550o光以76入射到加拿大树胶产生全反射后被吸收
§10-7 双折射
一）双折射现象 方解石
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 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）
二）寻常光和非寻常光 2）o光遵守折射定律， e光 不遵守折 射定律。
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
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
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109 0
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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
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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
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
பைடு நூலகம்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
双折射现象
o 光 e光
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO 3
纸面
双折射现象
自然光
A
B
o.... C
e ..
D .
自然光
o .... e ..
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
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
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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
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光光
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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
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光光
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当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
光 光
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当方解石晶体旋转时， o 光不动，e 光围绕 o 光旋转
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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 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