光在晶体中传播okppt课件.ppt

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1、光的双折射现象§1双折射现象§2晶体光学器件（偏振器、波片）§3（平行）偏振光的干涉§4人工双折射§5旋光现象----光在各向异型晶体中传播1.晶体§1.双折射现象固体材料的一类，其几何外形具有一定的规则性，晶体具有规则的几何外形是晶体内部原子规律排列的结果。（LaueXRD）晶体微观结构上的周期性或对称性导致其宏观物性上的各向异性。比如：晶体电极化的各向异性，以及传播于晶体中的光速的各向异性。研究光在晶体中的传播规律，就是研究光在各向异性介质中的传播规律。２.双折射实验现象一束光(正)入射到各向异性介质时，折射光分成两束：双折射在晶体中o光永远在入射面内；而e光不一定在入射面内，只有

2、几个特殊方向才在入射面内一束一般不遵从一束遵从折射定律寻常光（ordinarywaveo光）非常光（extraordinarywavee光）当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射光光纸面方解石晶体双折射会产生出双像光光双折射纸面方解石晶体旋转方解石晶体：光光双折射纸面方解石晶体继续旋转方解石晶体：光光双折射纸面方解石晶体继续旋转方解石晶体：光光双折射纸面方解石晶体当方解石晶体旋转时，一光(0)的像不动，另一光(e)的像绕其光的像旋转用偏振片来检查o,e两折射光的振动方向o光振动方向始终垂直于o光线与光轴构成的平面，并与光轴方向相垂直e光振动方向始终在e光线与光轴构成的平面内

3、，并不与光轴相垂直。o振动的传播具有各向同性，e振动的传播具有各向异性３.晶体的光轴当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。例：方解石晶体（冰洲石）光轴是一个特殊的方向，凡平行于此方向的直线均为光轴.单轴晶体：只有一个光轴的晶体，如方解石、石英、红宝石。双轴晶体：有两个光轴的晶体，如云毋。由三个钝角面会合而成的顶点引出的与三个棱边成等角的方向就是光轴。光轴AB102°78°４.主平面o光光轴o光的主平面····e光光轴e光的主平面o光振动垂直o光的主平面，e光振动在e光的主平面内。主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平

4、面叫该束光的主平面。几个概念1、晶体的光轴2、晶体的主截面3、光线的主平面注意：主要研究：*o光e光的主平面不一定相同o光的振动方向o光的主平面e光的振动方向//e光的主平面*主平面，主截面不一定相同（A）入射光在主截面内（B）主平面、主截面为同一平面（C）o光振动方向e光振动方向1、两折射光晶体中任一点发出的次波应有两个，两个波面二.单轴晶体中光波的波面惠更斯原理可讨论光在各向同性介质中传播和折射规律惠更斯对各向异性晶体中波面的描述2、o光和e光次波面应为球面、旋转椭球面(围绕光轴方向的回转的椭球面)3、沿光轴方向不发生双折射光轴方向两波面应相切votvet光轴点波源单

5、轴晶体的主折射率(正晶体、负晶体)o光：························vot光轴e光：光轴vetvotno，ne晶体的主折射率在垂直于光轴的方向上对o光：一个折射率;对e光：无数个折射率在光轴方向上相等正晶体：ne>no(vevo)如：石英、冰如：方解石、红宝石速度倒数面—折射率椭球面光轴方向相切点波源votvet光轴votvet光轴点波源双折射现象产生的原因：不同的方向极化大小不一样CaCO3CaOCz光轴方解石内部的原子排列如图。每个CO3原子群构成三角形平面垂直于光轴。当ECO3平面，即平行于光轴Z时，每个较易

6、极化了的氧原子所产生的局域场都使邻近的0极化变小(b)。当E在CO3平面内，即垂直于Z，两个极化了的0的局域场都使第三个0增大极化。即，平行光轴的E引起极化较难，介和折就较小；垂直光轴的E引起极化较容易，介和折就较大，致使振动方向不同的光波的传播速度也不相同。可见，由于晶体内部原子排列的对称性，使原子的极化随方向而不同，导致了光的传播速度(即折射率)随光振动的方向而变，这是晶体双折射的基本原因。CaCO3CaOCz光轴E平行于Z(光轴),介电常数:zE垂直于Z,介电常数:x,y单轴晶体E平行于Z方向的光速(e)和E垂直于Z方向的光速(o)不同o振动的传播具有各向同性，e振动的传播具

7、有各向异性，与光轴的夹角有关。着眼于光矢量Ee，Eo振动与光轴z的夹角，可加深对e光传播各向异性的理解e振动在主平面内，对应不同的传播方向角，振动与光轴的夹角=90-也改变。沿X轴传播，=0，光速为Ve；沿光轴Z传播，=90，o振动与光轴的夹角总为90，故两光速相等。光轴i0oeee····三.单轴晶体中光传播的惠更斯作图法1.光轴平行晶体表面，自然光垂直入射（垂直光轴）··光轴··2.光轴平行晶体表面，且垂直入射面，自