晶體的雙折射課件.ppt

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1、第二節(jié)晶體的雙折射有些透明媒質(zhì)，如玻璃、水、肥皂液等，不論光沿哪個方向，傳播速度都是相同的，媒質(zhì)只有一個折射率，這樣的媒質(zhì)稱為光學(xué)各向同性媒質(zhì)。同時(shí)還存在另一類媒質(zhì)，主要是透明晶體物質(zhì)，如方解石(化學(xué)成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中傳播時(shí)，沿著不同方向有不同的傳播速率，這樣的媒質(zhì)稱為光學(xué)各向異性媒質(zhì)。光在晶體中的雙折射現(xiàn)象就是光學(xué)各向異性的表現(xiàn)。一.雙折射現(xiàn)象光線進(jìn)入光學(xué)各向異性媒質(zhì)(如方解石)后產(chǎn)生兩條折射光線的現(xiàn)象，稱為雙折射現(xiàn)象。天然的方解石晶體是雙折射晶體AB象折射現(xiàn)o光

2、方解石晶體CaCO3雙e光紙面折射現(xiàn)晶體中的雙折射現(xiàn)象方解石···oe···e??o以入射線為軸轉(zhuǎn)方解石，光點(diǎn)o不動，e繞o轉(zhuǎn)，用偏振片檢驗(yàn)，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。所以，利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光。一條遵守通常的折射定律(n1sini=n2sinr)，折射光線在入射面內(nèi)，這條光線稱為尋常光線(ordinaryrays)，簡稱o光。n1n2iioie(各向異性媒質(zhì))自然光o光e光二、o光和e光另一條光線不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面內(nèi)，這條光線稱為非常光線(extraor

3、dinaryrays)，簡稱e光。產(chǎn)生雙折射的原因:o光和e光的傳播速度不同。o光在晶體中各個方向的傳播速度相同，因而折射率no=c/?o=恒量。e光在晶體中的傳播速度?e隨方向變化，因而折射率ne=c/?e是變量，隨方向變化。由于o光和e光的折射率不同，故產(chǎn)生雙折射。三、光軸主截面主平面（1）光軸實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在晶體內(nèi)部存在著某些特殊的方向，光沿著這些特殊方向傳播時(shí)，不發(fā)生雙折射現(xiàn)象，這個特殊方向稱為光軸。應(yīng)該注意，光軸僅標(biāo)志一定的方向，并不限于某一特殊的直線。102o方解石只有一個光軸的晶體，稱為

4、單軸晶體，如方解石、石英、紅寶石等。有兩個光軸的晶體稱為雙軸晶體，如云母、硫磺、藍(lán)寶石等。氯化鈉屬于立方晶系的晶體，各向同性，不產(chǎn)生折射。在光軸方向上，o光和e光的傳播速度相同。沿光軸方向入射的光束，通過晶體不分為兩束光，仍沿入射方向行進(jìn)。它是一個特征方向。例、方解石晶體是由平行六面體構(gòu)成的。六面體每個面都是鈍角1020和銳角780的平行四邊形，A點(diǎn)和B點(diǎn)是三個鈍角的會合點(diǎn)，A、B頂點(diǎn)稱為鈍隅。AB線與三條棱邊的夾角相等。方解石晶體的光軸方向就是從它的一個鈍隅所作的等分角線方向，即與鈍隅的三條棱成

5、相等角度的那個方向。若沿光軸方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而無雙折射現(xiàn)象。o光振動方向垂直于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。e光振動方向平行于該光線（在晶體中）與光軸組成的平面。若光軸在入射面內(nèi)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：o光、e光均在入射面內(nèi)傳播，且振動方向相互垂直。某光線的傳播方向和光軸方向所組成的平面叫做該光線的主平面。e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····o光和e光都是線偏振光，o光的振動方向垂直于自己的主平面，e光的振動方向平行于自己的主平面o光有o光的主平面，e光有

6、e光的主平面o光、e光的主平面可能重合，也可能不重合（2）主平面（3）主截面由光軸和晶體表面的法線所組成的平面，稱為晶體主截面。例如，方解石的主截面是一平行四邊形。當(dāng)光線在晶體的主截面內(nèi)入射時(shí),主截面、o光和e光的主平面均重合。no=1.658,ne=1.486方解石的主截面?????oe四、晶體的主折射率正晶體負(fù)晶體光矢量振動方向與晶體光軸的夾角不同,光的傳播速度也不同?；莞寡芯侩p折射現(xiàn)象提出:在各向異性的晶體中，子波源會同時(shí)發(fā)出o光、e光兩種子波。o光的子波，各方向傳播的速度相同為v0，點(diǎn)波

7、源波面為球面,振動方向始終垂直其主平面。(如圖)o光只有一個光速vo一個折射率no························vo?t光軸e光的子波,各方向傳播的速度不同。?e光在平行光軸方向上的速度與o光的速度相同為v0點(diǎn)波源波面為旋轉(zhuǎn)橢球面,振動方向始終在其主平面內(nèi).（如圖）光軸ve?tvo?t?e光在垂直光軸方向上的速度與o光的速度相差最大，記為ve，其相應(yīng)的折射率為ne.n0，ne稱為晶體的主折射率正晶體:ne>no(?e?o)子波源vo?tve?t光

8、軸vo?tve?t光軸正晶體(vo>ve)負(fù)晶體(vo