《晶体光学基础》PPT课件(I)

《《晶体光学基础》PPT课件(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章晶体光学基础5.1自然光与偏振光光是具有一定波长的电磁波；具有波动性和微粒性。光电效应的发现，证明了光是一物质（即光是由具有极小能量的粒“光子”组成的），而波动是质的运动形式。光的波动形式——以正弦曲线运动，其传播方向与振动方向相互垂直。光在真空中速度是：5.1自然光与偏振光自然光—一切普通光源所发出的光。特点：在垂直于光波传播方向的平面内，各方向上都有等幅的光振动，其振动面是瞬息万变的，有无数个。自然光等效为两振幅相等、互相垂直的、无相位关系的线偏振光5.1自然光与偏振光偏振光—振动方向固定不变特点：在垂直于光波传播方向的平面内，只有一个固定

2、方向上有等幅的光振动，振动面只有一个。又称为平面偏光。5.1自然光与偏振光n'nCBA反射光线D折射光线5.2光的折射与全反射1、光的折射（折射定律)——入射线，折射线和折射面法线恒处于同一平面内，且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于光波在入射介质与折射介质中的波速之比。N2,1=Vi/Vr=sini/sinrN2,1—折射介质对入射介质的折射率。若入射介质为真空，则N称为折射介质的绝对折射率，简称折射率。N=sini/sinr=≈V0/Vr折射率值是宏观地反映介质的微观结构的光学常数，是鉴定透明矿物的最可靠常数之一。当入射光由疏介质射入密介质时，i

3、＞r，即折射线靠近法线；当入射光由密介质射入疏介质时，i＜r，即折射线离开法线方向折射。增大入射角i，折射角r也随之增大，当r=90°时，光线不再进入折射介质中，此时的入射角称为全反射角（或临界角，用φ表示），当入射角大于临界角时，即产生全反射。2.光的全反射点光源.全内反射5.2光的折射与全反射设：疏介质折射率——n；密介质折射率——N；由折射定律：sinφ/sin90°=n/Nn=Nsinφ当N已知时，由全反射原理可求出另一介质的折射率n。阿贝折光仪应用5.2光的折射与全反射当入射角大于等于ic时，全部光能量都反回原介质这种反射叫作光的全反射,或

4、叫作光的全内反射.光进入光学纤维后,多次在内壁上发生全内反射,光从纤维的一端传向另一端.光学纤维:中央折射率大,表层折射率小的透明细玻璃丝.应用5.2光的折射与全反射5.3光的色散单色光：是只有一种频率或波长的光。复色光：是包括多种频率的光。光的色散：是复色光分解为单色光而形成光谱的现象。760630600570500450430400(nm)红橙黄绿青蓝紫5.4光在晶体中的传播根据晶体的光学性质，将透明固体物质分为二类：均质体与非均质体。1、光在均质体中的传播其传播速度不因光波振动方向的改变而发生变化。即光在均质体中传播时，只发生单折射，其折射率值

5、只有一个，并且入射光波的振动特点和振动方向基本不改变。常见的均质体有二类：非晶体（如玻璃、树胶等）和等轴晶系的晶体（如萤石、方镁石、石盐等）。2、光在非均质体中的传播其传播速度随光波振动方向的改变而发生变化，因而折射率值也因振动方向的不同而变化，即非均质体的折射率值不只一个。光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分解成振动方向相互垂直且传播速度不等的两种偏光——即发生双折射现象（如图）。两条偏光的折射率值之差称为双折射率。实验证明，光波射入非均质体的特殊方向不产生双折射现象，该方向称为光轴（OA表示）。根据这一性质，可将非均质体分为二类：一轴晶和二轴晶

6、。5.4光在晶体中的传播一轴晶——晶体中只有一个方向不产生双折射，即只有一根光轴（中级晶族晶体）。二轴晶——晶体中有二个方向不产生双折射，即有二根光轴（低级晶族晶体）。另一偏光振动方向平行于光轴和光波传播方向构成的平面——非常光，以“e”表示；其折射率值随光波振动方向不同而变化，以“Ne”表示。对于一轴晶，除光轴方向外，入射光均有二个折射率，一偏光振动方向永远与光轴垂直——常光，以“o”表示；其折射率值保持不变，以“No”表示。5.4光在晶体中的传播5.5光率体1、定义:表示光波在晶体中传播时，其振动方向与相应折射率之间关系的光性指示体（立体几何图形

7、）。作图方法简介(P53)；如何求实际晶体的光率体2、光率体的分类——根据晶体的对称特征，分为三类：均质体光率体、一轴晶光率体、二轴晶光率体。形态——球体；对光性的指示——过光率体的中心垂直入射光作切面，在任何方向上得到的都是圆切面，圆切面的半径代表其折射率值。均质体的光率体是一个圆球体，可用球面方程表示：X2+Y2+Z2=n2，其中n为均质体的折射率。NNON5.5光率体5.5.1均质体光率体(1)形态——旋转椭球体，旋转轴为光轴（晶体的c轴），并且有正负之分。5.5光率体5.5.2一轴晶光率体特点：旋转轴为长轴，Ne＞No，一轴晶正光性光率体，相

8、应矿物为一轴晶正光性矿物。NoNeONo（2）举例：a、石英:光沿c轴方向入射，不发生双折射，⊥c轴切片的折