《晶体光学》PPT课件

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1、第十二章晶体光学基础1基本概念1.1光的本性（一）微粒说（二）波动说（三）电磁波说1.2光波光的波动形式是一种正弦曲线运动。1.3光的干涉两个或两个以上光波沿同一方向在同一平面内振动时，发生互相迭加，这种迭加作用称为光的干涉。1.4光在均质体和非均质体中的传播1.4.1概念均质体:指光的传播速度及其它光学性质在各方向都相同的物质。非均质体:光学性质随方向而异的物质称为非均质体。R1R2irVi/Vr＝Sini/Sinr＝N折射定律1.4.2折射与折射率（1）当V1＞V2时，i＞r，光线向靠近法线方向折射。（2）当V1＜V2时，i＜r，光线向离

2、开法线方向折射。当折射角r≧90时，光就全部向光密介质反射，这种现象称为全反射。折射角为90的入射角称为临界入射角。（3）当N1＝N2，i＝r，光线进入第二种介质后传播方向不变。1.4.3绝对折射率和相对折射率任何介质对于真空的折射率称为绝对折射率。而与其余介质比较所得的折射率称为相对折射率。绝对折射率N2=N1NN2—第二种介质的绝对折射率N1—第一种介质的绝对折射率N—第二种介质对第一种介质的相对折射率自然光：在垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振幅的光振动。偏振光：在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动的光波。使自然光转变为偏光

3、的作用称为偏光化作用。1.5自然光与偏振光1.5.1概念1.5.2光波在非均质体中的传播特点非均质体:中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异，称为光性非均质体。光波射入非均质体，除特殊方向之外，都要发生双折射，分解成两种偏光，偏光的折射率值之差称双折射率。光波在非均质体中传播时，其传播速度及折射率值，随光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。光波沿非均质体的特殊方向射入时，不发生双折射。非均质体中，这种不发生双折射的特殊方向称为光轴。中级晶族晶体只有一个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族晶体共有两个光轴方向，称为二轴晶。光波射入一轴晶矿物，

4、发生双折射分解形成两种偏光。一种偏光，称为常光，以“o”表示。另一种偏光称为非常光，以“e”来表示。注意：观察光线入射冰州石后，光波振动方向的改变情况。原光波晶体入射分解速度不同，折射率不等，振动方向垂直的两条光线旋转90°旋转90°旋转90°光波在非均质体中传播时，决定光波传播速度及折射率值大小的是光波在晶体中的振动方向。1.6光率体光率体是表示晶体中光波振动方向与相应折射率之间关系的一种光性指示体，是一种几何形体。1.6.1高级晶族光率体均质体光率体是一个以相应折射率值为半径的球体。R＝N1.6.2中级晶族光率体中级晶族在对称上都有两个特

5、征方向：Z及X、Y方向。常光的折射率值用“No”，非常光的折射率值用“Ne”表示。一轴晶的光率体为一个“旋转的椭球体”石英晶体Ne＝1.553、No＝1.544，光率体的形态是沿着C轴拉长了一些。凡是Ne＞No的光率体，称为一轴晶正光率体，具备此种特点的矿物就称为正光性矿物。方解石晶体，Ne＝1.486、No＝1.658，Ne＜No，光率体的形态好象是沿C轴压扁了一些。凡是Ne＜No的光率体，就称为一轴晶负光性光率体，而且有此种特点的矿物就称为负光性矿物。一轴晶光率体，直立轴为Ne，水平轴为No。晶体中最大折射率与最小折射率之差就是晶体的最大

6、双折射率。一轴晶正光性，双折射率＝Ne－No；负光性，双折射率＝No－Ne一轴晶矿物主要有以下三种类型的切面：（1）垂直光轴切面（2）平行光轴切面（3）斜交光轴切面1.6.3低级晶族光率体低级晶族所有晶体的光率体在形态和结构上均有大、中、小三个主折射率值，用Ng、Nm、Np表示。二轴晶光率体是一个三轴椭球体。镁橄榄石光率体的构成光线沿两个特殊的方向入射时，不发生双折射，而呈均质性，此方向就为光轴OA的方向。低级晶族晶体共有两个光轴方向，故称为二轴晶。二轴晶光率体中互相垂直的三个轴代表三个主要光学振动方向，称为光学主轴，而主轴的长短分别代表三个

7、主折射率中的Ng、Nm、Np大小。包含任意两个主轴的面称为主轴面。三个主轴面互相垂直。包含两光轴的面称为光轴面，以AP表示。通过光率体中心而垂直光轴的方向称为光学法线。两光轴间的夹角称光轴角。光轴角有锐角与钝角之分。锐角以符号2V表示。锐角的平分线称锐角等分线，以符号Bxa表示；钝角的平分线称钝角等分线，以符号Bxo表示。二轴晶光性符号的正负。Bxa=Ng或Bxo=Np，正光性。Bxa=Np或Bxo=Ng，负光性。二轴晶光性的正负，还可以三个主折射率的相对大小予以表征：Ng—Nm＞Nm—Np正光性Ng—Nm＜Nm—Np负光性利用二轴晶光率体可

8、确定光的传播方向，振动方向及相应折射率三者之间关系1光沿光轴方向入射，双折射率为0。2光沿主轴Nm方向入射，最高双折射率。3光平行Ng或Np入射，双折射率值介于0与