第3章,光的偏掁性2晶体双折射.ppt

3 3 4 5晶体的双折射 3 3 5晶体的双折射 要点 晶体的双折射现象 光在单轴晶体中的波面图 1 负晶波面图 2 正晶的波面图 用惠更斯原理确定反射和折射光传播方向 1 作图法确定光在各向同性介质 2 用惠更斯作图法确定光在晶体 界面上的反射和折射光方向 中的传播方向 晶体绕入射光方向旋转 寻常光 O光 不动 非常光 e光 随着晶体旋转 1 晶体的双折射现象 一束单色自然光垂直入射于晶体的表面 进入晶体后 变为两束光 光学 光学 光轴 晶体 光学 光学 光轴 晶体中有一个方向 光沿这个方向传播不发生双折射 这个方向叫做光轴 也叫晶轴 例如 天然方解石晶体一六面棱体 每一面都是菱形 大角约为1020 小角约为780 2晶体的光轴 主截面和主平面 寻常光和非常光特点 寻常光 O光 1 是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光 3 沿各个方向折射率相同 传播速度相同 单轴晶体 方解石 冰 石英 红宝石等 2 符合折射定律和反射定律 非常光 e光 1 是振动面平行于自己的主平面的线偏振光 2 一般不符合折射定律 在垂直于光轴的方向 3 沿不同的方向折射率不同 传播速度不同 当o光和e光的主平面相互平行时 两光的振动面互相垂直 对于e光 沿垂直于光轴的方向的折射率称为主折射率 记为ne 传播时符合折射定律 沿光轴的方向折射率和速度与O光相同 3晶体中o光与e光的相对光强 自然光入射 o光与e光的光强相等 线偏振光入射 如图 主平面为xz平面 z z 由图分析可得 4 光在单轴晶体中的波面图 晶体可分为正晶和负晶 ne no的晶体 叫做正晶 如石英 ne no的晶体 叫做负晶 如方解石 对于钠黄光 方解石晶体的折射率 e光沿垂直于光轴的方向 折射率最小 速度最大 对于钠黄光 石英晶体的折射率 e光沿垂直于光轴的方向 折射率最大 速度最小 1 负晶波面图 以点光源为例 O xyz是方解石晶体内的三维坐标o光在晶体内部各个方向速度相同 所以 经过t时间o光的波面图是球面 e光不同方向速度不同 所以波面图是椭球面 o光和e光在光轴方向上相切 2 正晶的波面图 e光波面图是长轴为vet 短轴为vot 在光轴方向上外切球面的椭球面 钠黄光在石英晶体内折射率 1 作图法确定光在各向同性介质界面上的反射和折射光方向 5 用惠更斯原理确定o光和e光的传播方向 用惠更斯原理确定反射光的传播方向 用惠更斯原理确定折射光的传播方向 a 方解石 光轴平行于入射面 平面波斜入射 光轴 令Ac等于1 658 取1为半径作圆 以o光波面半径为短轴 令Ac等于1 486 取1作长轴 作椭圆 2 用惠更斯作图法确定光在晶体中的传播方向 光在方解石晶体中的传播方向 o光 e光 A C B 光轴 b 光轴垂直于入射面 平面波斜入射 c 方解石 光轴 以1 486为半径作半圆圆 以o光波面半径为短轴 1 658为长轴作椭圆 光轴平行于入射面 平面波垂直入射 d 方解石 光轴平行于界面 光垂直入射到界面上 空气 晶体 光轴 a 石英 正晶 光轴垂直于入射面 空气 晶体 光轴 以Ac为1 54 取1作半径画圆 作o光波面 以Ac为1 55 取1作半径画圆 作e光波面 光在石英晶体中的传播方向 光垂直入射到界面上 b 石英 光轴垂直界面 空气 石英 补充作业 3 2如图3 2所示 一束单色自然光由空气