§5.3 光的双折射现象
一、双折射现象
1、定义:一束光折射后分 成两束的现象称为双折射。 2、寻常光(O)和非常光(e) （1） O光和e光的定义 图3.1
sin i1 C, sin i2o
sin i1 C sin i2e
（2） O光和e光的判别 二、晶体中的光轴、入射面和折射面、主平面与主截面。 1、光轴 X 在晶体内光传播不发生双折射的特殊的方向
2、单轴晶体：只具有一个光轴的晶体（如方解石，石英等） 双轴晶体：有两个光轴方向的晶体（如云母，硫磺、黄玉等） 3、入射面（ Si）和折射面（ Sr）
normal Si incidence light ray
Sr
normal refraction light ray
S
o r
normal o - optical
1、平行光斜入射到负晶体且光轴在入射面内。如图3.4(a),(b)
(a)
图3.4
(b)
图3.4
2、几个特殊情况的传播方向（如图3.5所示，负晶体）
(a)
(b)
（a）图表示光轴与晶体表面斜交，平行光垂直入射的情形 （b）图表示光轴与晶体表面平行，平行光垂直入射的情形 （有双折射现象）
( c)
(d)
从晶体到空气后
I o / I e tg 2
四、光在晶体中的惠更斯波面
1、惠更斯的双波面假设——o光和e光的波面 ① 在单轴晶体中，从一个 发光点发出的O光的速度在 各个方向是相同的，故O光 的波面是球面；3.2(a) ② 在单轴晶体中，从一个 发光点发出的 e 光的速度 在各个方向是不同的，故 e 光的波面是旋转椭球面。 3.2(b)
设振幅 A 与主截面 S s 之间的夹角为
Ao Asin
Ae Acos
I e ne ( ) Ae2 ne ( ) A2 cos 2
I o no Ao2 no A2 sin 2
Io no 2 tg 相对强度为： I e ne ( )

x le
1、o光的折射率：
no c / vo
c ne ve
2、e光的主折射率: n k x e
3、重折射率：
表3-1 几种单轴晶体的主折射率和双折射率 589.3nm
noe no ne
noe 0
n 0
oe
作业：5.1——5.7
（c）图表示光轴与晶体表面垂直，平行光垂直入射的情形 （没有双折射）。 （d）图表示光轴与晶体表面平行并垂直于入射面，平行 光垂直入射的情形。
-------
( e)
（ f）
（e）图表示光轴与晶体表面平行并垂直于入射面，平行光倾垂直入射的情形（有 双折射现象）；
Sep
optical axis ( x ) e - optical (le )
S op 和 S ep 的关系：
（2）主截面：Ssec
optical axis ( x ) normal (n )
5、o光和e光的偏振态 e Ae / / S p Ao Sop
三、o光和e光的相对强度
图3.5 几个特殊情况的传播方向
3、入射光和折射光在同一侧（如图3.6）
如图3.6-2 4、平行光倾斜入射到负晶体且光轴不在入射面内。 当光轴不在入射面内时，e光主平面，（椭球面的主平面）不 在入射面内，即切点E也就不在入射面内了，此时o光和e光的 主平面不再重合。
如图3.6-1
六、单轴晶体的主折射率
图3.2
③ 在单轴晶体中存在一个特定的方向，在该特定的方向上有 Vo=Ve，即 e 光的旋转椭球面与O光的球面在这个特定方向上相 切，不发生双折射，这个相切的方向就是光轴； 2、单轴晶体的分类 正晶体: Ve V0 负晶体:
Ve V0
图3.3 正晶体和负晶体波面
五、单轴晶体内o光与e光的传播方向
S
o r
Si
S
e r
normal e - optical
S
e r
Si
4、主平面（ S p）和主截面（ Ss ） （1）主平面
Sp optical axis ( x ) light ray (l )
Sop
optical axis ( x ) o - optical (lo )