补晶体双折射

1、南京晓庄学院 晶体双折射晶体双折射晶体简介晶体简介晶体晶体是物质的一种特殊的凝聚态是物质的一种特殊的凝聚态,一般呈固相。外形具一般呈固相。外形具有一定规则性，内部原子排列有序且有周期性，两者有一定规则性，内部原子排列有序且有周期性，两者互为表里。互为表里。微观结构上的微观结构上的周期性或对称性周期性或对称性宏观物上的各向异性宏观物上的各向异性南京晓庄学院指光在各向异性介质指光在各向异性介质中传播时，分为两束中传播时，分为两束偏振方向不同的光，偏振方向不同的光，向两个方向折射。向两个方向折射。 ：南京晓庄学院南京晓庄学院晶体的光轴晶体的光轴当光在晶体内沿某个特殊方向传播时当光在晶体内沿某个特殊方

2、向传播时不发生双折射不发生双折射，该，该方向称为晶体的方向称为晶体的光轴光轴。例如例如 方解石晶体方解石晶体( (冰洲石冰洲石) )光轴是一特殊的方向光轴是一特殊的方向, ,凡平行于此凡平行于此方向的直线均为光轴。方向的直线均为光轴。单轴晶体：单轴晶体：只有一个光轴的晶体只有一个光轴的晶体双轴晶体双轴晶体: : 有两个光轴的晶体有两个光轴的晶体主平面主平面主平面主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面. .光轴与光轴与 o 光构成的平面叫光构成的平面叫 o 光主平面光主平面.光轴与光轴与 e 光构成的平面叫光构成的平面叫 e 光主平面光主平面.光轴光

3、轴78o102o78o102o南京晓庄学院光轴在入射面时光轴在入射面时,o ,o 光主平面和光主平面和e e 光主平面重合光主平面重合, ,此此时时o o 光振动和光振动和e e 光振动相互垂直。一般情况下，两光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为个主平面夹角很小，故可认为o o 光振动和光振动和e e 光振动光振动仍然相互垂直。仍然相互垂直。e光光光轴光轴e 光的光的主平面主平面(e 光光振动在振动在e 光主平面光主平面内内)o光光光轴光轴o 光的光的主平面主平面(o光光振动垂直振动垂直o 光主平面光主平面)南京晓庄学院正晶体、负晶体正晶体、负晶体e 光光: :evcne(

4、 e 光光主折射率主折射率)o 光光: :oocn v( o 光主折射率光主折射率)tov光轴光轴 光轴光轴tovtev南京晓庄学院 正晶体正晶体光轴光轴 eonn eovv 光轴光轴 负晶体负晶体eonn eovv tovtevovevevov( 垂直光轴截面垂直光轴截面 )( 垂直光轴截面垂直光轴截面 )( 平行光轴截面平行光轴截面 )( 平行光轴截面平行光轴截面 )南京晓庄学院晶体光学特性的几何表示的另一个重要概念是折射率椭球。它可以确定两个允许传输波的偏振方向及其折射率。它是晶体各向异性的几何表示.折射率椭球折射率椭球ynzxyx1222222zyxnznynx晶体折射率椭球方程为：式

5、中x，y，z为介质的主轴方向，在晶体内沿着这些方向上的电位移 和电场强度 互相平行；nx，ny，nz为折射率椭球的主折射率。znxnDE南京晓庄学院意义意义:nDD . 1相应的代表该方向矢径长的一个振动方向，代表矢径方向椭球中心出发的每一个xzDDD单轴晶体折射率椭球意义：单轴晶体折射率椭球意义：椭球法线方向端点处的方向在与相应、 2DE南京晓庄学院3、 xoy平面与椭球截面是一个圆，其半径为no这表明当光波沿着z轴方向传播时，即 平行于光轴时，只存在一种折射率no。光波的电位移矢量 可取垂直于z轴的任何方向，于是，不产生双折射。z轴就是单轴晶体的光轴。Dkk南京晓庄学院4、 xoz、yoz

6、平面，或其他含z轴的椭球截面为一椭圆，其两半轴长度分别为no、ne，这表明当光垂直于光轴入射时，可允许两个彼此正交的线偏振光传播，其中一个光波偏振方向平行于光轴、折射率为ne ，另一光波偏振方向垂直于光轴、折射率为no。neno南京晓庄学院5、光在任意方向光传播传播方向xrbkzyrbra光沿着k方向传播，过坐标原点作k的垂面与椭球相交成一椭圆，此椭圆长半轴为ra，短半轴为rb。可将光波的电矢量分解为ra和rb两个相互垂直方向上的振动，得到光波的两个偏振态，其对应当折射率分别为na=ra和nb=rb。=+eoonznynx南京晓庄学院1222222eoonznynx单轴晶体的折射率椭球是一个旋转对称的椭球。onenenon正单轴晶体负单轴晶体yxzzxyxoenn oenn 南京晓庄学院光相位的延迟ln2ln南京晓庄学院MMo光e光l