教学课件第二节晶体的双折射.ppt

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有些透明媒质，如玻璃、水、肥皂液等，不论光沿哪个方向，传播速度都是相同的，媒质只有一个折射率，这样的媒质称为光学各向同性媒质。
光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现。
同时还存在另一类媒质，主要是透明晶体物质，如方解石(化学成分是CaCO3)、石英、云母、硫磺等，光在其中传播时，沿着不同方向有不同的传播速率，这样的媒质称为光学各向异性媒质。

光线进入光学各向异性媒质(如方解石)后产生两条折射光线的现象，称为双折射现象。
天然的方解石晶体是双折射晶体
A
B
光
方解石晶体
CaCO
3
双
光
纸面
折射现
折射现
象
Part 01.
晶体中的双折射现象
方解石
·
·
·
o
e
·
·
·
e


o
以入射线为轴转方解石，光点o不动，e 绕o转，用偏振片检验，二者都是偏振光，且偏振方向互相垂直。
所以，利用双折射现象也可以获得线偏振光。
一条遵守通常的折射定律(n1sini =n2sinr)，折射光线在入射面内，这条光线称为寻常光线(ordinary rays)，简称o光。
n1
n2
i
io
ie
(各向异
性媒质)
自然光
o光
e光
二、o光和e光
另一条光线不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面内，这条光线称为非常光线(extraordinary rays)，简称e光。
产生双折射的原因: o光和e光的传播速度不同。
o光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率no=c/o=恒量。
e光在晶体中的传播速度e随方向变化，因而折射率ne=c/e是变量，随方向变化。
由于o光和e光的折射率不同，故产生双折射。
三、光轴 主截面 主平面
方解石
102o
（1）光轴
实验发现，在晶体内部存在着某些特殊的方向，光沿着这些特殊方向传播时，不发生双折射现象，这个特殊方向称为光轴。
应该注意，光轴仅标志一定的方向，并不限于某一特殊的直线。
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在光轴方向上，o光和e光的传播速度相同。
沿光轴方向入射的光束，通过晶体不分为两束光，仍沿入射方向行进。它是一个特征方向。
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氯化钠属于立方晶系的晶体，各向同性，不产生折射 。
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只有一个光轴的晶体，称为单轴晶体，如方解石、石英、红宝石等。有两个光轴的晶体称为双轴晶体，如云母、硫磺、蓝宝石等。
例、方解石晶体是由平行六面体构成的。
六面体每个面都是钝角1020和锐角780的平行四边形，A点和B点是三个钝角的会合点，A、B顶点称为钝隅。AB线与三条棱边的夹角相等。
方解石晶体的光轴方向就是从它的一个钝隅所作的等分角线方向，即与钝隅的三条棱成相等角度的那个方向。
若沿光轴方向入射，o光和e光具有相同的折射率和相同的波速，因而无双折射现象。
若光轴在入射面内，实验发现：o光、 e光均在入射面内传播，且振动方向相互垂直。
o光振动方向垂直于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。
e 光振动方向平行于该光线（在晶体中）与光轴组成的平面。