非常光( 非常光 extraordinary light e光): 光 (1) 是振动面平行于自己的主平面的线偏振光 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 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. 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 沿光轴的方向折射率和速度与 光相同. 光相同 光和e光的主平面相互平行时 两光的振动面互相垂直. 当o光和 光的主平面相互平行时 两光的振动面互相垂直 光和 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 记为n 对于 光, 沿垂直于光轴的方向的折射率称为主折射率 记为 e.
o
e
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o e
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o
e
O
晶体主 截面
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o
e
O
晶体主 截面
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
方解石晶体实 物照片 纸面 方解石晶体 CaCO3
折射现 双 折射现 象
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？
两束折射光
▲ 服从折射定律寻常光线
ordinary ray— O光 extra —e光
方解石 晶体
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
▲ 不服从折射定律异常光线
不服从折射定律指的是 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（ 寻常光（ ordinary light O光）： 光
(1) 是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光 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 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 沿各个方向折射率相同, 传播速度相同.
光学 光学
光轴
晶体
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三、 o光和e光的相对光强 晶体的 主截面 入射光的 振动方向 入射光的 振动面
O’ Ae θ Ao B O A O B θ
B’ 设入射光强为I，振幅为A 1、自然光入射发生双折射 O’ I
Ie = Io =
2
2、线偏振光垂直入射发生双折射
Ao = A sin θ
Ae = A cosθ
▲
在晶体中
Io no tg 2θ = I e ne (α )
o光完全消失 e光强度最大 o光强度最大 e光完全消失
θ = 90
扩大入射光束使两束光相互重叠，由于
e
I o + I e = I (sin 2 θ + cos 2 θ ) = I
o
无论晶体怎样转动， 重叠部分光强度不变
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 e 振动面
o
晶体主 截面 O
o
e
O
晶体主 截面
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o
e
O
晶体主 截面
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o e
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o
e
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
方解石 晶体
纸面 双 折 射
光 光
3、O光和e光偏振态 均是偏振光 振动方向垂直（条件见后）
用检偏器检验O光和e光
问题：(1) e (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 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 方解石 不发生双折射
c no = vo
vo：o光在晶体中的传播速度 c e光的主折射率 ne = ve ve：e光在晶体中垂直于光轴 方向的传播速度 e 光在晶体中的传播速度与 ve：与光 传播方向有关，ve取垂直于 轴垂直 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
5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象 一、晶体的双折射现象 双折射 一束单色自然光垂直入射于晶体的表面, 一束单色自然光垂直入射于晶体的表面,进入晶 体后,变为两束光. 体后,变为两束光.
• • • • • • • •
单色自然光
• •
• • • • • • • •
O光
OE光偏振
插页
e光
晶体的截面
(O光 不动, 晶体绕入射光方向旋转, 寻常光(O 晶体绕入射光方向旋转, 寻常光(O光)不动,非常光 随着晶体旋转. (e光)随着晶体旋转. 产生双折射原因
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
o
e
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
方解石 晶体
纸面 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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
e
o
晶体主 截面 O
小
故
事
偏振光的最普遍的来源之一是从电介媒 质反射这一个无所不在的过程。来自窗玻璃、 纸张或秃头上的反光，电话机面盘上、弹子 球或者书皮封套上的光泽，一般都是部分偏 振的。 这个效应是马吕斯在1808年开始研究的。 巴黎科学院悬赏征求双折射的数学理论，马 吕斯就着手研究这个问题。一天傍晚，他站 在家中的窗户旁边研究方解石晶体。当时夕 阳西照，夕阳的象从离他家不远的卢森堡宫 的窗户上反射到他这里来。
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
纸面 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
纸面 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
纸面 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
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 光的 主截面 o e 方解石 e光的 主截面 o光主截面： 过o光线和晶体光轴的平面 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
e o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
e
o
晶体主 截面 O
晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化 O’ 入射光 振动面
他拿起了晶体，通过它观察反射来的阳光。使他感到意 外的是当转动方解石时，双象中的一个象消失了。太阳下 山之后，夜里他继续用从水面上和玻璃面上反射回来的烛 光来核实他的观察。 用一支蜡烛和一片玻璃试一试，把玻璃放在θP≈56°时效 应最显著。但在近掠射时， 两个象都很明亮，无论怎样转 动晶体，哪个象都不会消失。 马吕斯显然很幸运，站在对着 宫殿窗户的一个好角度上。