(ve > vo) 1 主截面内的斜入射（负晶体）
. 光轴 . .
. . .
o光
e光
(ve > vo) 2 主截面内的正入射（负晶体）
光轴
. . .
. . .
此时e光的波面不再与其波射线垂直了。
3 主截面内的正入射（负晶体光轴平行于表面） (ve > vo)
光轴
. . .
. . .
4 光轴平行负晶体表面，且垂直入射面
Ae A0 A e // A 0
P2

I0
P1
I0 / 2
d no ne
d
2 /
对单色光变化，出现干涉条纹，对白光有彩色条纹。
§13.6 旋光现象 一、物质的旋光性 1811年，法国物理学家阿喇果（Arago） 发现，线偏振光沿光轴方向通过石英晶体时， 其振动面能发生旋转，这称为旋光现象。 除石英外，氯酸钠、乳酸、松节油、糖的 水溶液等也都具有旋光性。
e光
· · · ·
光轴 电气石
光轴
2、偏振棱镜
偏振棱镜可由自然光获得高质量的线偏振光， 它又可分为偏光棱镜和偏光分束棱镜。 可由自然光获得原方向的线偏振光 偏光棱镜：
73o
no 1.658 ne 1.486 格兰─汤姆孙棱镜
Z
方解石
···· ·e 玻璃
n 1.655
o
o 光几乎不改变方向； e 光在方解石界面上 全反射后被吸收。
单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石。 双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋。
方解石的光轴
4) 主平面（principal plane）
晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面叫该束光 的主平面。 o光的 主平面
o光 e光
e光的 主平面
5）主截面
光轴与晶面法线组成的平面。 主截面
o光 e光
二、晶体的主折射率，正晶体、负晶体
三、单轴晶体中光传播的惠更斯作图法
(1) 画出平行的入射光束， 与界面的交点分别为A, B’. (2) 由先到界面的A点作 另一入射线的垂线AB，便 是入射线的波面。求出 B到B’的时间 A A’
B B’ 空气
各向同性媒质
t BB ' c
(3) 以A为中心，vt 为半径在折射介质内作半圆，通过B’点 作半圆的切线A’B’，便是折射线的波面. (4)从A联接到切点A’的方向便是折射线的方向。
二 补偿器 一般的波片厚度固定，故四分之一或二分之一波片 只对特定波长才成立。补偿器则可以连续调整。 1. 巴比涅补偿器：
d1
d2
(d1ne d 2no ) (d1no d 2ne ) (d1 d 2 )ne (d 2 d1 )no
(d1 d 2 )(ne no )
E E Ex E y 2 2( )( ) cos sin A A Ax Ay
2 x 2 x
2 y 2 y
位相差与椭圆偏振光的取向图示
为任意值，合振动的轨迹为一般椭圆 ！
Ex Ax cos t Ey Ay cos(t )
k
k 0,1, 2,
为直线
晶体的各向 异性：
z 光轴
Ca CaCO3 C O
光矢量 k 平行于光轴时，
介电常数为 z 光矢量垂直于光轴时， 介电常数为 x , y
x= y
z,
c
c v n
光矢量振动方向与晶体光轴的夹角不同， 介电常数就不同，折射率不同，光的传播速度也就不同。
c
o光： · · ·
A A
2o
2e
Ao

A2o Ao sin A1 sin sin A2e Ae cos A1 cos cos
A2e A2o
A
出现干涉条纹的偏振光干涉
棱角为 的楔形石英晶片置于两个正交偏振片之间， 在准单色光入射时，位于 P2 后面的观察屏上， 可以出现一组平行的直条纹， 或通过一透镜将此条纹放大成像于观察屏上。
ne no d
2π
注意：波片是对某个确定波长 而言的
三、椭圆与圆偏振光的检偏
【思考】如何用四分之一波片和偏振片区分
自然光和圆偏振光
部分偏振光和椭圆偏振光
自然光 圆偏振光
四 自然光 分 之 一 线偏振光 波 片
部分 部分偏振光 四 偏振光 分 之 椭圆偏振光 一 线偏振光 波 片

光轴

晶体
l
al
a — 旋光率
实验表明，旋光率 a 与旋光物质和入射波长 等因素有关， 石英对 = 589nm的黄光，a = 21.75/mm； 而对 = 408nm的紫光，a = 48.9/mm 。 对于溶液，旋光率 a还和旋光物质的浓度有关。
a

lc
c是溶液浓度
相同浓度下，旋光率随入射光的 波长而改变的现象，称为旋光色散。
光轴
I e Ae2 A 2 cos 2 30o
Io 1 2 o tan 30 Ie 3
例题 用方解石切割成正三角形截面的棱镜，自然光以i 角入射，定性画出o光、e光的振动方向，传播方向。 解：方解石——负晶体—— 垂直 光轴方向v e> vo

e光 i o光
光轴
e光
o 光
§14.3 光的双折射 双折射会映射出双像
1
双折射现象
自然光 n1 n2
(各向异 性介质)
一、双折射的概念
i ro re e光
1) 双折射：一束光入射到各向 异性介质时，折射光分成两束 的现象。
2) 寻常（o）光和非寻常（e）光 o光 ： 遵从折射定律
o光
n1 sin i n2 sin ro
e光 ： 一般不遵从折射定律
注 意： o光、e光只在晶体 内部才有意义！
14.4 变相差器 圆和椭圆偏振光的起偏 波晶片---位相延迟片
合成为一束 椭圆、圆或线偏振光。
Ao A sin
Ae

Ao o e
Ae A cos
有恒定位相差！
1） 垂直振动的合成
电矢量E
E Ex i E y j
Ex Ax cos t
计算出e 光的 全反射临界角
吸收涂层
可以由
n sin i1 ne sin i2
ne sin ic n
ic 64o 73o
偏光分束棱镜： 可由自然光获得分开的两束线偏振光 洛匈棱镜 方解石 no = 1.658 ne = 1.486 渥拉斯顿棱镜 由于方解石2和方解石1二者光轴垂 直，当光进入到方解石2时， o 光变成e光（no>ne）：光密光疏； e光变成o 光：光疏光密 于是两光束在界面处发生折射而分开。
当 当
π 3π , ，出射光为椭圆(圆)偏振光 2 2
π,2， 3 π, ，出射光仍为线偏振光
晶片
Ae
y

线偏振光 d

A x Ao 椭圆（圆、线）偏振光 光轴
1、四分之一波(晶)片（quarter-wave plate） 厚度满足
π ne no d 2 4
k
为椭圆
(2k 1)
为正椭圆

2
Ax = Ay 为圆
晶片
Ae
y

线偏振光 d

A x Ao 椭圆（圆、线）偏振光 光轴
在入射点，o、e光的相位差为零或，在出射点晶 片对o、e光产生的附加相位差： 2π L = n d o光的光程 o ne no d o e光的光程 Le = ned
(ve > vo)
t
i
voΔt veΔt o光 e光
ge g
光轴
在这种特殊的情况下，对e光也可以用折射定律。
§14.4 椭圆偏振光和圆偏振光 一、晶体起偏器件 1、晶体的二向色性、晶体偏振器
某些晶体对o光和e光的吸收有很大差异， 这叫晶体的二向色性。 例如，电气石对o光有强烈吸收， 对e光 吸收很弱，用它就可以产生线偏振光。
实现了特定波长的不同相差和不同波长的相同波片。
2. 索列尔补偿器：
d1 d2
(d1 d 2 )(ne no )
只调整一个厚度，所有垂直入射的光产生相同相差。
§14.5 偏振光的干涉
P1
波片

Ae AO

P2
透过P2的两束光满足相干条件
Ae
Ae A1 cos 2 波片引入的位相差 (no ne )d Ao A1 sin
Ey Ay cos(t )
y E O Ax x
2）线偏振光
= 0或 Ex Ax cos t
Ay
Ey Ay cos t
Ey Ay Ax Ex
3）圆偏振光
/ 2
Ax Ay A Ex A cos t E y A cos(t /2) A sin t
旋光性 物 质
左
旋
右
旋
左旋物质
右旋物质
物质的旋光性是和物质原子排列结构有关的， 左旋物质与右旋物质的 原子排列互为镜像对称， 称为同分异构体。
二、人为各项异性 电光效应也叫电致双折射效应。
1. 克尔效应 （1875年）
45 + 45 P2 d
P1 P2
P1
克尔盒
-
硝基苯溶液 l
不加电场→液体各向同性→P2不透光； 加电场→液体呈单轴晶体性质， 光轴平行电 const . sin re
e光折射线也不一定在入射面内。
e e
···
o