晶体光学实验报告

（各位师弟师妹们，本文档仅供参考，请勿照抄，否则后果自负）

【实验现象记录及分析】

1.调节仪器：

调节物镜，直至旋转载物台时玻片上的黑点对应于十字中心基本不变，这时说明载物台中心与物镜中心重合。但是由于实验仪器本身的问题，实验过程中很难调节到黑点位置完全不变。虽然这种情况会影响到观察锥光现象这一实验步骤时的实验现象，但因为不影响实验现象的本质，并且观测样品面积比较大，相对影响不大，故可忽略光路稍微不重合的影响因素。

2.调节偏光镜正交：即将上偏光镜调到0°，下偏光镜调节到90°。可以观察到目镜内视野全暗。

a.将A4样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄绿色。顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。可知各暗点之间的间距约为90°。

（对于明点，由于用肉眼很难判断视野达到最亮的位置，故无法记录明点的精确位置。考虑到两个暗点的中点即为明点位置，故只需观察暗点位置即可。）

b. 将C样品置于载物台上，通过目镜观察：视野依然全暗。转动载物台，视野保持全暗。说明C样品为各向同性介质。

c. 将B样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄色光。顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。可知各暗点之间的间距约为90°。

以上现象的理论基础是：A4样品和B样品为各向异性介质，因此光线在通过起偏镜后的偏振光在样品中分成o光和e光，并且在检偏镜的分量可以透过检偏镜并产生干涉。

合成光强为

I =A2sin22αsin2d(n e−n o)

λ

π

当а=0,π

2

,π,….时，I=0.视野全暗。

当а=π

4,3π

4

,5π

4

,….时，I最大，视野全亮。

因此会出现四明四暗和干涉色的现象。

C样品为各向同性介质，因此通过起偏镜的偏振光没有改变偏振方向，依然与检偏镜方向垂直，故视野依然全暗。

3. 用一级红插片判断慢光方向。估计光程差。

a. A4样品：

未插入一级红插片，只有A4样品：调至视野全暗，载物台读书为140°。

插入一级红插片：观察到紫红色。

顺时针旋转45°至185°，观察到黄色。查阅色序表可知该颜色对应的波长差为∆λ1=λ1+λ2=728 nm。此时为同名轴平行。

逆时针旋转45°至95°，观察到绿色。查阅色序表可知该颜色对应的波长差为∆λ2=λ1−λ2=332 nm。此时为异名轴平行。

（∆λ1-∆λ2）=198nm

故A4样品的光程差为：λ2=1

2

b. B样品：

未插入一级红插片，只有B样品：调至视野全暗，载物台读书为114.4°。

插入一级红插片：观察到紫红色。

顺时针旋转45°至185°，观察到黄色。查阅色序表可知该颜色对应的波长差为∆λ1=λ1+λ2=1312nm。此时为同名轴平行。

逆时针旋转45°至95°，观察到绿色。查阅色序表可知该颜色对应的波长差为∆λ2=λ1−λ2=943 nm。此时为异名轴平行。

（∆λ1-∆λ2）=184.5nm

故B样品的光程差为：λ2=1

2

4.插入石英楔子，分别观察A/B晶片的色序升降并判断光轴方向：

样品A4：先调节到全暗点，再转动45°可调节到全亮点。然后缓慢插入石英楔子，观察色序变化顺序为：红-蓝-绿-淡黄-橙。色序出现周期性变化。查阅色序表可知该色序为升序。说明A4样品与石英楔子同名轴平行。

样品B：同样先调节到全暗点，再转动45°可调节到全亮点。然后缓慢插入石英楔子，观察色序变化顺序为：红-蓝-绿-淡黄-橙。色序出现周期性变化。查阅色序表可知该色序为升序。说明B样品与石英楔子同名轴平行。

5.观察锥光干涉现象：

在正交偏光镜的条件下，加入聚光镜和勃氏镜构成锥光装置。

LN晶体：视域中心产生十字黑丝，把视域分割成四个象限。每个象限出现彩条色序，由内向外的颜色分布为:黄-橙-红-紫-蓝-绿。转动载物台，十字中心绕动（这是由于实验第一步骤中没有将载物台中心与物镜中心调至重合），色序也发生变化。

插入石英楔子：十字丝中心位置不变，一三象限彩条向外扩张，二四象限彩条向内收缩。可判断是负光性介质。

方石英晶体:现象与LN晶体类似。不同之处在于视域中心没有出现十字消光影。

这是因为方石英晶体具有旋光性，光的传播方向会随方石英厚度而变，所以通过起偏镜后的偏振光在通过方石英晶体后变为非偏振光，不会发生干涉消光现象。因此没有出现十字消光影。

插入石英楔子：一三象限彩条向内收缩，二四象限彩条向外扩张。可判断方石英晶体是正光性介质。

转动载物台不出现消光的原因：这是因为锥光干涉与正交偏光干涉的原理不同。锥光干涉中的光线倾斜于光轴，不论载物台怎么转动，光锥中总是有部分光位于十字消光影面内或附近，因此消光影总是存在。

6.观察埃利旋，判断旋光性：

将圆形石英晶体置于方形石英晶体上，埃利旋为；反之，将方形石英晶体置于圆形

石英晶体上，埃利旋为；可知方石英为左旋物质，圆石英为右旋物质。

【思考题】

1.对于观察者来说，观察消光现象和锥光干涉图时，应分别注重观察什么内容？

观察消光现象：注意观察四明四暗现象及各个暗点和亮点的位置。以及干涉光的颜色。

观察锥光干涉现象：视野中十字消光影的位置以及粗细。从圆心向外的彩条的疏密，色序。转动载物台时十字中心及色序的变化。插入石英楔子的色序的变化。

2.实际观察到的消光现象与你设想的有哪些不同，如何解释？

设想中的消光现象是可以观察到最亮位置的，但实际观察到的消光现象几乎只能观察到最暗位置，即完全消光位置，但除了消光位置以外的其他位置亮度都差不多，很难判断出最亮点。这是因为人眼的结构很难判断出亮度的大小。如果要准确判断出最亮点，可以加一个光强测量装置来测量光强。

3观察消光时，你看到的颜色可能没有列表中的丰富，为什么？此时你应该如何用消色法则。

由于晶片的光程差事固定的，但当其光程差小于169.12nm时就很难看到四个色序中所有的颜色。此时可以将多块晶片叠放到一起观察，这样增大了光程差就可以看到丰富的颜色。