注意： •光轴在晶体内 •光轴是一个方向
O.A.
光轴
9
光线在晶体内部沿着光轴方向传播
不发生双折射 实验上怎么操作才能使入射光线 进入晶体后沿光轴方向传播呢？
思考:
将下述情况与 左图情况比较
必须令入射表面垂直光轴
在空气中沿光轴 方向入射
O.A.
空气 方解石
O.A.
光轴 10
方解石晶体的光轴（方向）
O.A.
o o 光的振动垂直 o光的主平面
e e光的振动在e光的主平面内
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O.A.
o o 光的振动垂直 o光的主平面
e e光的振动在e光的主平面内
若 光轴在入射面内 则 两条光线的主平面就是入射面 o光的振动垂直入射面 e光的振动在入射面内 那么 两光偏振方向垂直
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16
四、惠更斯原理确定晶体中光线传播方向 作图法确定单轴晶体中 o光和e光的传播方向 1. o光 e光的子波面 2. 注意: 双折射的本质是传播速度的各向异性 o 光传播的速度在各方向相等(各向同性) e 光传播速度与方向有关(各向异性) 结论: o 光的子波面 一定是球面
e 光的子波面 肯定不是球面 是什么样呢17?
结论:
o 光的子波面 一定是球面
e 光的子波面 肯定不是球面 是什么样呢?
给出两个实验事实：
1 ) 在光轴方向
e光的速度等于o 光速度 2 ) 在垂直光轴方向
即等于Vo
o 光e 光两个速度差别最大
与o 光速度差别最大的速度 记做Ve 18
按Ve与Vo关系不同将晶体分为正负两种 正晶体 Ve< Vo (ne> no) 石英
3光在晶体中的双折射
双折射现象
双 折折射射现现象
方解石晶体 CaCO 3
纸面
一、各向异性晶体中的双折射现象 自然光进入各向异性晶体中 光线？ 方解石晶体 CaCO3 的同素异构体
现象：
•服从折射定律 o 光
1)两束折射光 寻常光线 •不服从折射定律
异常光线
e光 3 演示
令方解石晶体绕光线旋转
纸面
双 折
光 光
射
4
纸面
双
折 射
光光
5
纸面
双
折 光光
射
6
纸面
双 折
光 光
射
7
2) o 光 e 光的 偏振状态
•均是偏振光 •两者振动方向
近乎垂直
需要进一步解决的问题： 1) e 光在晶体内的传播方向？ 2) o 光 e 光的振动方向 ？ 需要先介绍晶体的基本知识
8
二、晶体的光轴 光线的主平面
1.光轴(方向) 在这个方向上 不发生双折射 称这个特殊方向为晶体的光轴
i
空气 方解石
ro
reo e
22
例3 光轴在入射面内 线偏振光斜入射
1) 入射光振动
n1
入射面
no
2) 入射光振动 o.A.
o
ne
在入射面内
3) 入射光振动
与入射面有一夹角
现象如何？
o.A.
n1
no
e
ne
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五、晶体偏振器 从普通光源中获得线偏振光的第三种方法 1. 渥拉斯顿棱镜 Wollaston prism 2. 尼克耳棱镜 Nicol prism
方解石晶体表面 分析： o光可用折射定律计算 e光不服从折射定律 o.A.
n1siinnosinro n1siinnesirne
iA
B
B空气
方解石
A
A
ro
o re e
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例2 光轴垂直入射面 自然光斜入射
n1siinnosin ro
o.A.
n1siinnesinre
方解石 no < ne re > ro
两个线偏 振光全取
舍掉一支
24
尼可耳棱镜可以用作起偏器与检偏器 ....
考 思题
摄影用的偏光镜如选择适当角度可消 除或减弱水和玻璃等非金属表面的反光 这是为什么?
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两块方解石光轴平行放置 双像的距离与一块时比有何变化？ 如果转动其中的一块 将出现什么现象?
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O.A.
12
2.光线的主平面 光线与光轴组成的平面称该光线的主平面
方解石
o
e
O光的 主平面
e光的 主平面
一般情况下 两个光线主平面不重合
特殊：光轴在入射面内 两个光线主平面重合
此时 两个光线的主平面可用入射面代替！ 13
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、o光 e 光的振动方向 我们知 o 光和 e 光 都是线偏振光 振动方向怎样说明呢？ 必须由各光线的主平面来说明
102 0
102 0
102 0
780
780
780
光轴
磨 抛光
分类：单轴晶体 uniaxis crystal
只有一个光轴方向 方解石 (冰洲石) 石英 quartz
双轴晶体 biaxis ~
有两个光轴方向 云母 蓝宝石 mica sapphire
人工拉制单轴晶体
ADP(磷酸二氢氨)
铌酸锂(LiNiO3)
负晶体 Ve> Vo (ne< no) 方解石
no和ne 称为晶体的主折射率
当然主折射率与波长有关
通常给出光对钠D线(= 0.5893m)的折射率
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负晶体的子波面
光轴在入射面内
光轴垂直入射面 o光的子波面
e光的子波面
e光的子波面是以光轴为轴的旋转椭球面
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2.惠更斯作图 以例说明
例1 光轴在入射面内 自然光从空气斜入射至