折射率面和光率体.ppt

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1、第三章折射率面和光率体第一节折射率面光在非均质晶体内传播，光线速度，光的法线速度以及晶体的折射率均随入射线的方向而异。将晶体各个方向的折射率测出，自同一中心向各个方向作一些线段，各线段的长度与各相应方向的折射率成比例，然后将所有线段的末端连结起来即得到一立体形态的曲面，此曲面称为折射率面。由于光通过非均质晶体要产生双折射，也就是说每一个方向的入射线均伴随一对折射率，所以非均质晶体的折射率面，都是一种双壳面，换言之，它们都是由两个形态不同的曲面组合而成。利用晶体折射率仪求晶体的折射率面根据所欲研究晶体的对称性，自晶体上按一定方位切下一块或两块平行六面体薄板，将薄板置于玻璃半球上（如图

2、3.2所示），转动半球，即可测出薄板内各方向折射率的分布，如果纵横取两个以上的薄板，分别测定其中折射率的分布，即可求出该晶体的折射率面。图3.2图3.1晶体折射率仪1、高级晶族的折射率面取一块等轴晶系矿物以任意方位切取一平行六面体薄板置于晶体折射率仪器的玻璃半球上，此时在望远镜的镜筒内即出现明暗两部分（如图3.3所示），将镜筒十字丝照准在明暗界线上，即可求得该矿物的折射率。换上其他方位的薄板，再转动半球，此界线照旧不变。这就说明不论光从什么方向入射到等轴晶系矿物上，折射率始终是一个。非晶质体的情况也是如此。图3.3转动玻璃半球，此明暗界线始终固定不动。图3.4球面所以非晶质体和等轴

3、晶系的折射折射率面是以测得的折射率按假定单位作为半径所构成的球面。如图3.3所示。2、中级晶族的折射率面中级晶族：三方晶系、四方晶系、六方晶系特征：只具备一个高次对称轴（L3、L4或L6）。图3.4石英晶体下面我们以中级晶族中的石英和方解石为例，来了解中级晶族的折射率面。（1）石英晶体的折射率面自石英晶体（如图3.4所示）上平行于柱面，切取一片平行六面体薄板，将薄板放在晶体折射率仪的半球上，此时在镜筒视域内即出现两条界线（如图3.5所示），一条界线是明亮区和半明亮区相邻接，另一条界线是半明亮区与全暗区相邻接。如图3.6，转动玻璃半球，一条界线保持不动，另一条界线则是移动的。当薄板中

4、的L3轴位于光的入射面内时，移动界线即向固定界线靠拢并且与它重合。图3.5图3.6继续转动半球，使L3轴逐渐与入射面呈斜角，视域中又出现两条界线。当L3轴与入射面处于正交位置时，两条界线相距最远。若继续转动，移动界线又逐渐向固定界线靠拢，当转动到距第一次重合位置180°处时，两界线又重合一致。以上证明石英是一非均质体，它除去一特殊方向即L3轴方向外，光从其它方向入射时，都要发生双折射，在镜筒的视域内出现两条界线。当光沿着石英的L3轴入射时，此时两条界线重合，说明此方向未发生双折射，此方向称为光轴。转动半球时，有一条界线始终固定不变。将镜筒十字丝照准在此界线上，测知其折射率为1.54

5、4，此折射率不随入射线方向的改变而改变，称为常光折射率（No）。转动半球到两条界线相距最远，将镜筒十字丝照准在移动界线上，测出折射率为1.533，此折射率随入射线方向的改变而改变，称为非常光折射率（Ne）。两折射率之差，Ne-No=0.009，是石英的最大双折射率，是石英的主要光学常数之一。将带有薄板的玻璃半球转动360°，连续的测量每一方向上的两个折射率，将测得的结果从同一中心以适当比例作许多线段，将线段末端联结起来就得到两曲线（如图3.7所示），一是以No为半径的圆NoNe曲线，相当于该薄板中常光折射率的分布，令一曲线是椭圆，相当于薄板中非常光折射率的分布。椭圆与圆切于两点，联

6、结两点的直线，就是光轴的方向。图3.7平行光轴的剖面光轴如果自石英晶体上平行其底轴面（0001）切取一块薄片，同上操作，此时镜筒视域内出现两条界线，它们始终留在固定的位置，并且彼此保持最远的距离。显然，该薄板中的折射NeNo图3.8垂直光轴的剖面率分布，是由两个同心圆组成（如图3.8所示），可以测知，一圆半径是1.544，另一圆半径石1.553。将图3.7以光轴为轴转动360°，则圆曲线转动一周成一球面，椭圆曲线转动一周成一压扁的旋转椭球，球面就是石英的常光折射率面，压扁的旋转椭球就是石英的非常光折射率面。球面内切于旋转椭球面，联结两切点的直线，就是光轴的方向，光轴方向也就是石英的

7、高次对称轴方向。由于此方向在晶体内只有一个，凡是知具备一根光轴的晶体称为一轴晶。一轴晶有正负两类，凡是Ne>No时即系正一轴晶，反之，若No>Ne时则系负一轴晶。石英是正一轴晶的代表，所有正一轴晶的折射率曲面都是双壳面，是一个压扁椭球面套在一个球面的外面。（2）方解石的折射率面方解石是负一轴晶，下面以它为例来了解一下负一轴晶的折射率面。平行L3和垂直L3各切一块薄板。与求石英晶体折射率面的方法相同，我们也可以求得方解石的折射率面。NoNe平行L3的薄板上，测出常光折射