流程行业基础知识[1]

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1、第八章光在晶体中的传播第八章光在晶体中的传播1、晶体双折射2、单轴晶体光学公式3、晶体光学器件4、(椭)圆偏振光的产生和检验5、偏振光干涉6、旋光性7、电光效应8、偏振的矩阵表示1、晶体双折射birefringence12一个绕着另一个转，偏振几乎正交高低RasmusBartholin(1625,–1698）Icelandcrystalisatransparentvarietyof calcite,orcrystallized calciumcarbonate.RasmusBartholinisrememberedespeciallyforhi

2、sdiscovery(1669)ofthe birefringence ofalightrayby Icelandcrystal(calcite).Hepublishedanaccuratedescriptionofthephenomenon,butsincethephysicalnatureoflightwaspoorlyunderstoodatthetime,hewasunabletoexplainit.Itwasonlyafter ThomasYoung proposedthewavetheoryoflight,c.1801thatanex

3、planationbecamepossible.o光（OrdinaryLight,寻常光）遵守折射定律e光（Extra-ordinarylight非常光）不遵守折射定律用检偏器来考察从晶体射出的两光束时，就会发现它们都是线偏振光。双折射光的偏振特点oe光轴：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴(opticalaxisofcrystal).78o102o光轴天然方解石晶体是一六面棱体,每一面都是菱形,大角约为102o,小角约为78o.六面体中有两个相对的分别由三个钝角围成的顶角,连接这两个顶角,与连线平行的方向即是方

4、解石光轴的方向.单轴晶体：只有一个光轴的晶体(如方解石、石英)双轴晶体：有两个光轴的晶体(如云母、硫磺)各向异性的“机械模型”解释。+xyzElectroncloud第一类各向同性第二类单轴晶体第三类双轴晶体对单轴晶体，x=yz，(一般取z轴为晶体的光轴方向）若Ez,即E垂直于光轴，则D和E在xy面内重合。（对应于k//z,显示光学各向同性）在一般情形，D和E之间有一离散角，且D和E在xy平面的投影重合，D、E、K、S和z轴共面，E,B,K正交，因此D,E,K,SH（B）.晶体的光学各向异性光轴法线入射光晶体主截面(principa

5、lsection)：光轴和晶体表面光入射点的法线组成的平面。主截面?光轴法线eo入射光光线主平面(principalplane)：晶体中o光或e光的传播方向与晶体光轴构成的平面。o光的振动方向垂直于o光的主平面；e光的振动方向平行于e光的主平面。当o光和e光的主平面相互平行时,两光的振动互相垂直.o光和e光的传播方向o光传播方向符合折射定律和反射定律;o光在入射面内。e光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）。一般e光不在入射面内,所以o光和e光的偏振方向一般不垂直。说明：当入射面和主截面重合一致时，e光的偏折依然在入射面内；

6、当入射面和主截面不一致时，则e光射线就可能不在入射面内。o光的偏折总在入射面内。o光和e光的传播速度o光沿各个方向折射率相同(no),传播速度相同(vo)。e光沿不同的方向折射率不同,传播速度不同(ve)。沿光轴的方向折射率为no与o光相同。沿垂直于光轴的方向的折射率称为ne,速度ve.no和ne称为晶体的主折射率。晶体可分为正晶和负晶vo>ve，none的晶体,叫做负晶体.如方解石。光在晶体中的波前光轴eoeo⊙光轴t=0时刻自原点发出的光振动,在t=t时刻,o光传播到以v0t为半径的球面上

7、.e光沿垂直光轴为传播距离vet,沿光轴为vot，波前为椭球面。在光轴方向上o光球面和e光椭球面相切。负晶体(vove)正晶体(vo>ve)e光轴eo⊙光轴(1)确定各向同性介质界面上的反射光和折射光方向.惠更斯作图法n1n2用惠更斯原理确定反射光的传播方向.n1n2用惠更斯原理确定折射光的传播方向.空气晶体用惠更斯作图法确定光在晶体中的传播方向例题1：负晶体方解石光轴以入射点为中心，以1/no为半径作圆。以1/no为短轴,1/ne为长轴作椭圆e光方向！空气晶体例题2：方解石光轴以AC/no为半径作圆以AC/no为短轴,AC/ne长轴,作椭圆例

8、题3：石英(正晶体)光轴垂直于入射面空气晶体光轴ooee以AC/no为半径作圆以AC/ne为半径作圆eo⊙光轴空气方解石光