光在晶體的傳播

關(guān)于光在晶體的傳播第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日1663年，丹麥人哥本哈根大學(xué)數(shù)學(xué)教授E.Bartholinus

在冰島發(fā)現(xiàn)了一種天然寶石：

冰洲石也叫方解石第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體CaCO3第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體CaCO3第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體CaCO3第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體CaCO3第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體CaCO3第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日雙折射現(xiàn)象

字透過方解石晶體成雙像第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)雙折射紙面方解石晶體第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體返回結(jié)束當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光光雙折射紙面方解石晶體返回結(jié)束一個(gè)像不動(dòng)(ordinary尋?！獫M足折射定律)另一個(gè)像圍繞其旋轉(zhuǎn)(extraordinary非尋?！x折射定律)第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石固定屏幕一束自然光入射到方解石晶體中一般將分成兩束光遵從折射定律一般不遵從折射定律若用偏振器檢查都是線偏振光且偏振方向互相垂直。第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)：形狀為平行六面體各晶面為菱形一對(duì)約102的鈍角一對(duì)約78的銳角沿解理面截取的等棱長的方解石菱塊菱體的四對(duì)頂點(diǎn)中只有一對(duì)頂點(diǎn)是由三個(gè)鈍角面會(huì)合而成（圖中、）第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石晶體的光軸

通過AB的直線方向，就是方解石晶體的

光軸方向與此平行通過晶體的直線都是光軸方向，常用表示★光軸不是哪一條直線，而是指明了一個(gè)方向！??！第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日晶體中o光和e光的傳播方向和傳播速度相同——無雙折射現(xiàn)象沿光軸方向入射一細(xì)光束：若磨平A、B頂點(diǎn)，且光軸方向：晶體中沿該方向傳播的光無雙折射現(xiàn)象第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日方解石

o光和e光都是線偏振光，其光振動(dòng)方向與晶體結(jié)構(gòu)和光入射條件有關(guān)。為方便表征，定義兩種平面：o光和e光的振動(dòng)方向晶體的主截面——晶體光軸與某解理晶面法線確定的平面。對(duì)于某一晶面，主截面是一系列互相平行的平面，它們既包含光軸方向，又與該晶面正交（含該晶面的法線方向）109oo71某晶面法線方向光軸方向第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日任意方向入射

一般情況下這兩個(gè)主平面不嚴(yán)格重合主平面主平面主平面（折射光線）——晶體內(nèi)某一折射線與光軸確定的平面。第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日若光線在晶體的某一主截面內(nèi)入射主平面主平面晶體主截面三者共面即都在主截面和入射面內(nèi)和第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日▲o、e光的振動(dòng)方向光線在晶體主截面內(nèi)入射iCCO光振動(dòng)垂直于主截面e光振動(dòng)在主截面內(nèi)方解石晶體主截面O光e光e光O光光線、都在主截面內(nèi)并且都是線偏振光第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日o光和e光的傳播速度與折射率假設(shè)方解石內(nèi)有一單色點(diǎn)光源SCCCCO光波速在方解石內(nèi)波面是球面各向相等

光波速在光軸方向等于O光波速在其它方向大于O光波速在垂直光軸方向波速最大波面是橢圓回旋面(回旋軸向?yàn)楣廨S方向)第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日光在晶體中傳播的規(guī)律：1、晶體的雙折射現(xiàn)象

當(dāng)一束自然光入射到一些晶體上時(shí)，折射光分為兩束傳播方向不同且相互垂直偏振的線偏振光的現(xiàn)象。O光滿足折射定律e光一般不滿足折射定律第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日2、o光e光都是線偏振光，且偏振方向互相垂直?！ぁぁ?/p>

方解石oeeo···所以，利用雙折射現(xiàn)象也可以獲得線偏振光。（光線在晶體主截面內(nèi)入射）第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日3、晶體的光軸

當(dāng)光在晶體內(nèi)沿某個(gè)特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的光軸。方解石晶體是由平行六面體構(gòu)成的。六面體每個(gè)面都是鈍角1020和銳角780的平行四邊形。

*光軸是一個(gè)特殊的方向凡平行于此方向的直線均為光軸。*只有一個(gè)光軸的晶體稱單軸晶體（如方解石、石英、冰等）*有兩個(gè)光軸的晶體稱雙軸晶體（如云毋、硫磺、藍(lán)寶石等）第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日

3、主平面晶體中某條光線與晶體光軸構(gòu)成的平面,稱為該光線的主平面。（o光和e光的主平面可能重合，也可能不重合。）e光光軸e光的主平面o光光軸o光的主平面····O

光振動(dòng)垂直其主平面e光振動(dòng)在其主平面內(nèi)。（記）4、主截面

晶體表面的法線與晶體光軸構(gòu)成的平面。第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日5、晶體的主折射率o光沿各方向傳播的速度相同為vo（

o光只有一種光速vo一種折射率no

點(diǎn)波源發(fā)出的波面為球面,振動(dòng)方向始終垂直其主平面）

························vot光軸

e光沿各方向傳播的速度(折射率)不同。(e光在平行于光軸方向上的速度與o光的速度相同為vo;e光在垂直光軸方向上的速度與o光的速度相差最大，記為ve

，定義其相應(yīng)的折射率為ne;e光點(diǎn)波源發(fā)出的波面為橢球面,振動(dòng)方向始終在其主平面內(nèi))光軸vetvotno，ne稱為晶體的主折射率。第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日正晶體（如石英、冰等）

負(fù)晶體（如方解石、紅寶石等）

(vo<ve

)

votvet光軸

負(fù)晶體(vo<ve)子波源子波源votvet光軸

正晶體

(vo>ve)6、晶體的類型ne＞no

(vo>ve)

ne＜no第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日晶體雙折射現(xiàn)象的典型應(yīng)用一.偏振器件用于產(chǎn)生或檢驗(yàn)線偏振光的光學(xué)元件偏振棱鏡原理圖偏振棱鏡實(shí)物圖第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日晶體雙折射現(xiàn)象的典型應(yīng)用二.波片(位相延遲片)

用于改變光波偏振狀態(tài)的光學(xué)元件波片原理圖第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日晶體雙折射現(xiàn)象的典型應(yīng)用波片實(shí)物圖第四十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日以上我們看到的是晶體雙折射

現(xiàn)象

的規(guī)律隱藏在現(xiàn)象背后的物理根源是什么？第四十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期日經(jīng)典電磁理論：

光是通過激化晶體中的電子而傳播的，電子受外電