姚江宏光学3-2.ppt

自然光
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线偏振光
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偏振光
圆偏振光
椭圆偏振光
部分偏振光
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§4 光的双折射
一、光的双折射现象
介质的折射率不同使光的传播速度发生改变
天然的方解石晶体是双折射晶体
光的折射现象:
光的双折射现象:
S
S’
1. 光的双折射
2
o 寻常光
入射光
方解石晶体
观察屏
当晶体
旋转时
e 非常光
光的双折射现象
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光的双折射: 一束入射光在各向异性介质中产生两束折射光的现象称为双折射现象。其中一束折射光始终在入射面内,且遵守折射定律,沿各方向折射率相同,称为寻常光,简称o光。另一束折射光一般不在入射面内,也不遵守折射定律,沿不同方向有不同的折射率,称为非常光,简称e光。
折射率决定了光在介质中的速度,o光在晶体中的传播速度与方向无关,e光在晶体中的传播速度随传播方向而改变。
o光和e光都是偏振光。
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具有一个光轴的双折射晶体,称为单轴晶体。
具有两个光轴的双折射晶体,称为双轴晶体。
方解石晶体的三个棱边与其光轴成等角
光轴是双折射晶体的一个特征方向。沿光轴方向入射的光束不发生双折射,即o光和e光的折射率相同。
2. 双折射晶体的特点
o e
光轴
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入射面:入射光线与晶面法线组成的平面。
主平面:晶体内o光与光轴组成的平面是o光主平面。
晶体内e光与光轴组成的平面是e光主平面。
单轴晶体:
正单轴晶体
负单轴晶体
光轴在入射面内时o光和e光主平面重合。
寻常光:o光振动方向垂直于o光主平面。
非常光:e光振动方向垂直于e光主平面。
寻常光和非常光在双折射晶体中的偏振特性
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二、用惠更斯原理解释光的双折射现象
1. 惠更斯原理:
o光在晶体内任意点所引起的波阵面是球面,即具有各向同性的传播速率;e 光在晶体内任意点所引起的波阵面是旋转椭球面,沿光轴方向与o光具有相同的速率。
光轴方向
负晶如方解石CaCO3
正晶如石英SiO2
o光波面
e光波面
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e 光在垂直于光轴方向上的传播速率Ve主,
在该方向的折射率ne主。
e 光在其它方向上的折射率在n0...ne主之间。
方解石
石英
在大学物理知识范围内用ne代替ne主。
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负单轴晶体BBO(偏硼酸钡)的折射率曲线
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2. 平行光在晶体中的双折射现象(以负单轴晶体为例)
(1) 光轴与晶体表面垂直,平行光正入射
光轴
•
e
•
o
晶体内o光和e光传播速度大小和方向都相同。
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