《光在晶体的传播》PPT课件.ppt

光在晶体中的传播,1663年，丹麦人 哥本哈根大学数学教授 E.Bartholinus 在冰岛发现了一种天然宝石： 冰洲石 也叫方解石,方解石晶体 CaCO3,方解石晶体 CaCO3,方解石晶体 CaCO3,方解石晶体 CaCO3,方解石晶体 CaCO3,双折射现象,字透过方解石晶体成双像,光,光,当方解石晶体旋转时,双 折 射,纸面,方解石 晶体,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,返回,结束,当方解石晶体旋转时,光,光,双 折 射,纸面,方解石 晶体,返回,结束,一个像不动,(ordinary 寻常满足折射定律),另一个像围绕其旋转,(extraordinary 非寻常 偏离折射定律),一束自然光入射到方解石晶体中一般将分成两束光,方解石晶体的光轴,通过AB 的直线方向，就是方解石晶体的 光轴方向, 光轴不是哪一条直线，而是指明了一个方向！,光轴方向： 晶体中沿该方向传播的光无双折射现象,o光和e光都是线偏振光，其光振动方向与晶体结构和光入射条件有关。为方便表征，定义两种平面：,o光和e光的振动方向,对于某一晶面，主截面是一系列互相平行的平面，它们既包含光轴方向，又与该晶面正交（含该晶面的法线方向）,一般情况下这两个主平面不严格重合,o、e光的振动方向,光线在晶体主截面内入射,方解石晶体主截面,o光和e光的传播速度与折射率,假设方解石内有一单色点光源 S,光在晶体中传播的规律：,1、晶体的双折射现象,当一束自然光入射到一些晶体上时，折射光分为两束传播方向不同且相互垂直偏振的线偏振光的现象。,O光 满足折射定律,e光 一般不满足折射定律,2、o光e光都是线偏振光，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。,（光线在晶体主截面内入射）,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。,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。,*光轴是一个特殊的方向凡平行于此方向的直线均为光轴。,*只有一个光轴的晶体称单轴晶体（如方解石、石英、冰等）,*有两个光轴的晶体称双轴晶体（如云毋、硫磺、蓝宝石等）,3、主平面,晶体中某条光线与晶体光轴构成的平面,称为该光线的主平面。 （o光和e光的主平面可能重合， 也可能不重合。）,O 光振动垂直其主平面 e 光振动在其主平面内。（记）,4、主截面 晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。,5、晶体的主折射率,o光沿各方向传播的速度相同为 vo （ o 光只有一种光速vo一种折射率no 点波源发出的波面为球面,振动方向始终垂直其主平面）,e光沿各方向传播的速度(折射率)不同。(e 光在平行于光轴方向上的速度与o光的速度相同为vo; e 光在垂直光轴方向上的速度与o光的速度相差最大，记为 ve ，定义其相应的折射率为 ne ;e光点波源发出的波面为椭球面,振动方向始终在其主平面内),no，ne称为晶体的主折射率。,正晶体（如石英、冰等）,负晶体（如方解石、红 宝石等）,(vo ve ),6、晶体的类型,neno (vo ve),neno,晶体双折射现象的典型应用,一.偏振器件 用于产生或检验线偏振光的光学元件,偏振棱镜原理图,偏振棱镜实物图,晶体双折射现象的典型应用,二.波片(位相延迟片) 用于改变光波偏振状态的光学元件,波片原理图,晶体双折射现象的典型应用,波片实物图,以上我们看到的是晶体双折射 现象 的规律,隐藏在现象背后的物理 根源 是什么？,经典电磁理论：,光是通过激化晶体中的电子而传播的，电子受外电场影响而辐射次级电磁波，这些