晶体的双折射现象复习过程.ppt

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1、晶体的双折射现象石英：光轴(b)石英晶体102o102o78o78o光轴102o102o(a)方解石晶体图晶体的解理面形式最常用的两种各向异性晶体又称冰洲石，属六角晶系晶体，其化学成分为碳酸钙（CaCO3），结构上易解理成菱体（斜六面体），菱面的锐角为78o08'，钝角为101o52'。纯质的方解石晶体呈无色透明状，且在天然状态下可以形成较大尺寸，是制造偏振光学器件的重要材料之一。又称水晶，属三角晶系晶体，其化学成分为二氧化硅（SiO2），结构上易解理成角锥状。纯质的石英晶体呈无色透明状，因而也

2、是制造偏振光学器件的重要材料之一。方解石：光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光玻璃纸面光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体光光纸面方解石晶体1、放玻璃板时看到一个字。玻璃

3、是各向同性介质。光射到各向同性介质的表面时它将按折射定律向某一方向折射，这是一般常见的折射现象。2、放方解石晶体时看到两个字？方解石是各向异性晶体，一束光射到各向异性介质中时，折射光将分为两束。一.双折射的概念1.双折射现象一束光线进入某种晶体，产生两束折射光叫双折射.···方解石oeeo···n1n2irore(各向异性媒质)自然光o光e光2.寻常光(o光)和非寻常光(e光)o光:遵从折射定律e光:一般不遵从折射定律e光折射线也不一定在入射面内.o光与e光均为线偏振光3.晶体的光轴当光在晶

4、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。例如，方解石晶体(冰洲石)光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴.AB光轴102°单轴晶体：只有一个光轴的晶体。如方解石、石英、红宝石等。双轴晶体：包含两个光轴的晶体。如云母、蓝宝石、结晶硫磺等。主截面：包含晶体光轴与界面法线的平面主平面：包含光轴及所考察光线的平面说明：主截面的方位由晶体自身特性决定，且始终垂直于晶体的表面；一般情况下,o主平面与e主平面是不重合的。4单轴晶体中的主截面与主平面法线主平面主平面光轴主截面自然光

5、晶体主截面与主平面•光轴光轴e光是光矢量与e主平面平行的线偏振光.当光轴在入射面内时，主截面、o主平面、e主平面都重合。o光•••法线e光法线•••o光e光实验表明:o光是光矢量与o主平面垂直的线偏振光.在单轴晶体中，o光子波的波面为球面，因而沿各个方向的传播速度相等；e光子波的波面为旋转椭球面，因而沿各个方向的传播速度不相等；两个波面在晶体的光轴方向相切，因而任何子波沿光轴方向的传播速度相同，不发生双折射现象。双折射现象的理论解释单轴晶体中的波面——惠更斯假设(a)正晶体光轴vove(b)负晶

6、体光轴vevo正晶体:ne>no负晶体:neve)负晶体(vovo)e光:n0，ne称为晶体的主折射率正晶体负晶体几点说明：1、以上讨论的是自然光入射情形，双折射总是存在的；2、若入射的光是线偏振光，当偏振方向垂直入射面，则在晶体中只能引起o光的次波波面，折射光只有o光；3、若入射的光是线偏振光，当偏振方向在入射面内，则在晶体中只能引起e光的次波波面，折射光只有e光；4、当入射线偏振光的振动

7、方向为斜向时，才有双折射；双折射的两束光的强度按振幅分解来计算；5、可利用晶体的双折射现象获得线偏振光。一.尼科耳棱镜ABCD102ºA(D)B(C)由方解石切割再用树胶粘合而成.尼科耳棱镜工作原理:自然光在AB面折射为o光和e光，o光以约76º入射到AC的加拿大树胶层上.被AC面全反射，只有e光出射，产生偏振光.获得线偏振光的器件——偏振棱镜o光:而i=76º>69º，全反射.二、渥拉斯顿棱镜：将两个直角的方解石棱镜沿斜边胶合起来。AB光在第一棱镜中不分开，但光线垂直于光轴，因而两束光传播速度

8、不同。第二棱镜的光轴垂直于第一棱镜，所以第一棱镜中的E光为第二棱镜中的O光，由于ne＜no，相当于光由光疏介质入射光密介质，折射线近法线；而第一棱镜的O光为第二棱镜中的e光，相当于光由光密介质入射光疏介质，折射线远离法线，如图所示。三、格兰——汤普森棱镜：将两个直角的方解石棱镜沿斜边胶合起来。其中第一棱镜内的o光在胶合面处发生全反射。思考：如何检测各类偏振光？检偏器可以检测出所有偏振态吗？如何将椭圆偏振光和圆偏光分别从部分偏振光和自然光中分离出来？波片波片，是由晶体制成的有准确厚度的薄片，也叫做