光通过单轴晶体时的双折射现象共54页

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
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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
方解石晶体的演示 双轴晶体（biaxis crystal） 有两个光轴方向： 云母（mica）、蓝宝石（sapphire）、黄玉
2、主截面 晶体的主截面：单轴晶体中包含晶体光轴和一条给定光线的
平面 e光主截面：
过e光线和晶体光轴的平面
光轴
o
O 光的 主截面
e
o光主截面：
方解石
过o光线和晶体光轴的平面
折射光线一般不在入射面内； 不遵守折射定律，折射率（传播速度）和入射光线在晶体内 的方向有关。 O光、 e光仅在晶体内部有意义
寻常光（ ordinary light O光）：
(1) 是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光;
(2) 符合折射定律和反射定律; (3) 沿各个方向折射率相同, 传播速度相同.
▲ 在晶体外
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
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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
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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
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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
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 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
vo：o光在晶体中的传播速度
e光的主折射率
非常光(extraordinary light e光): (1) 是振动面平行于自己的主平面的线偏振光; (2) 一般不符合折射定律,在垂直于光轴的方向 传播时符合折射定律. (3) 沿不同的方向折射率不同, 传播速度不同. 沿光轴的方向折射率和速度与O光相同.
当o光和e光的主平面相互平行时,两光的振动面互相垂直. 对于e光, 沿垂直于光轴的方向的折射率称为主折射率,记为ne.
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
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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
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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
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光 光
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双
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光光
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光光
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光光
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光光
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光光
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光光
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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？
▲ 服从折射定律寻常光线 ordinary ray— O光 两束折射光
▲ 不服从折射定律异常光线 extra —e光 不服从折射定律指的是
Байду номын сангаас
纸面
方解石 晶体
双 折 射
光 光
3、O光和e光偏振态
用检偏器检验O光和e光
均是偏振光 振动方向垂直（条件见后）
问题：(1) e光在晶体内的传播方向？ (2) o光e光的振动方向 ？
二、光轴与主截面
1、光轴（特殊方向） 晶体轴
实验中改变入射光的方向，发现在晶体中存在特殊方向， 光在晶体中沿这个方向传播时不发生双折射，该特殊方向称 为晶体的光轴
ne
c ve
ve：e光在晶体中垂直于光轴 方向的传播速度
ve：与光 轴垂直
e 光在晶体中的传播速度与
传播方向有关，ve取垂直于 光轴的特殊方向
ne＞no（ ve＜ vo ）：正晶体，如石英 `ne＜no （ ve ＞ vo ） ：负晶体，如方解石
三、 o光和e光的相对光强 B’ 设入射光强为I，振幅为A
e光的 主截面
给定一束入射光
一般情况下， o光和e光的主截面不重合，但夹角很小
光轴在入射面内的特殊情况下实验和理论都指出：o光和e 光的主截面和晶体的主截面重合—我们讨论的情况
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？
光轴
o
o 光主截面
e 光轴 e 光主截面
用检偏器检验知
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
不发生双折射
方解石
方解石晶体的光轴（方向）
101°52′
78°8′
两钝隅连线方 向为光轴方向
78°8′
三个角度均为 101°52′的顶点
称为钝隅
单单轴轴晶晶体体（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）
晶体的 主截面 O
入射光的
B
θ
1、自然光入射发生双折射
O’
Ie
Io
I 2
2、线偏振光垂直入射发生双折射
振动方向
Ao Asin
入射光的 振动面
Ae Acos ▲ 在晶体中
O’ Ae
θ
B O
B’ A
Ao
Io noA2sin2
Iene()A2co2s
Io no tg2 Ie ne()
α为e光传播方向与光轴的夹角