1、1象象折射現(xiàn)折射現(xiàn)雙雙折射現(xiàn)折射現(xiàn) 1 1、雙折射現(xiàn)象、雙折射現(xiàn)象方解石晶體方解石晶體紙面紙面方解石晶體方解石晶體實(shí)物照片實(shí)物照片用眼睛觀看發(fā)光點(diǎn)，用眼睛觀看發(fā)光點(diǎn)，會(huì)看到會(huì)看到兩個(gè)像點(diǎn)兩個(gè)像點(diǎn)3e e光光一、晶體的雙折射現(xiàn)象一、晶體的雙折射現(xiàn)象o o光光 自然光自然光 1.1.雙折射：自然光垂直入射雙折射：自然光垂直入射, ,進(jìn)入晶體后進(jìn)入晶體后, ,變?yōu)閮勺優(yōu)閮墒?。束光?o o光和光和e e光光：尋常光（尋常光（ordinaryordinary）: :仍沿原方向在晶體內(nèi)傳仍沿原方向在晶體內(nèi)傳播；播；非常光（非常光（extraordinaryextraordinary）: :在晶體內(nèi)偏離

2、原在晶體內(nèi)偏離原來的方向來的方向。光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體

3、旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光 光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石

4、 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體光光光光當(dāng)方解石晶體旋轉(zhuǎn)時(shí)，o 光不動(dòng)，e 光圍繞o 光旋轉(zhuǎn)雙折射方解石 晶體24二、光軸、主平面與主截面二、光軸、主平面與主截面1 1、光軸、光軸 光在晶體中沿特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生光在晶體中沿特殊方向傳播時(shí)不發(fā)生雙折射，該方向稱為晶體的雙折射，該方向稱為晶體的光軸光軸。25單軸晶

5、體：?jiǎn)屋S晶體：方解石方解石 、石英、紅寶石。、石英、紅寶石。雙軸晶體：雙軸晶體：云母云母、藍(lán)寶石、黃玉。藍(lán)寶石、黃玉。二、光軸、主平面與主截面二、光軸、主平面與主截面263、主截面主截面包括晶體光軸和界面法線的平面包括晶體光軸和界面法線的平面方解石方解石光軸光軸2、主平面、主平面eo 包含晶體光軸和給定光線的平面包含晶體光軸和給定光線的平面o 光的主平面光的主平面e光的主平面光的主平面二、光軸、主平面與主截面二、光軸、主平面與主截面主截面主截面27e 光主平面光主平面o 光主平面光主平面4 4、o o光和光和e e光的振動(dòng)方向光的振動(dòng)方向o光軸光軸光軸光軸eo 光振動(dòng)垂直于主平面光振動(dòng)垂直于主

6、平面e 光的振動(dòng)在光的振動(dòng)在 主平面內(nèi)主平面內(nèi)o o光光: :線偏振光線偏振光e e光光: :線偏振光線偏振光兩光偏振方向垂直兩光偏振方向垂直二、光軸、主平面與主截面二、光軸、主平面與主截面 光入射面與主截面重合，光入射面與主截面重合，o光線與光線與e e光線均在入光線均在入射面內(nèi)，即：射面內(nèi)，即：主平面、主截面、入射面均重合主平面、主截面、入射面均重合28三、三、 o光和光和e光的相對(duì)光強(qiáng)光的相對(duì)光強(qiáng)1 1、自然光入射發(fā)生雙折射、自然光入射發(fā)生雙折射設(shè)入射光強(qiáng)為設(shè)入射光強(qiáng)為I，振幅為，振幅為A2IIIoe2 2、線偏振光、線偏振光垂直垂直入射發(fā)生入射發(fā)生雙折射雙折射sinAAocosAAe入

7、射光的振動(dòng)方向入射光的振動(dòng)面晶體的主截面OOBBAAoAeOBBO29OOBBAAoAe 在晶體中在晶體中22sinAnIoo22cos)(AnIee 2tgnnIIeoeo)( 在晶體外在晶體外射出晶體后，兩束光無射出晶體后，兩束光無o光光e光之分光之分2tgIIeo為為e光傳播方向與光軸的夾角光傳播方向與光軸的夾角三、三、 o光和光和e光的相對(duì)光強(qiáng)光的相對(duì)光強(qiáng)302tgIIeo900II 00eI00IIIeo光強(qiáng)度最大光強(qiáng)度最大e光完全消失光完全消失o光完全消失光完全消失e光強(qiáng)度最大光強(qiáng)度最大擴(kuò)大入射光束使兩束光相互重疊，由于擴(kuò)大入射光束使兩束光相互重疊，由于oeIIIIeo)cos(s

8、in22無論晶體怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，無論晶體怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，重重疊部分光強(qiáng)度不變疊部分光強(qiáng)度不變?nèi)⑷?o光和光和e光的相對(duì)光強(qiáng)光的相對(duì)光強(qiáng)OBBAAoAe31eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面32eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面33eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面34o晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光

9、的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面35o晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面36o晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面37eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面38eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面39eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)

10、時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面40eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面41eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面42o晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面43eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面44o晶體繞入射光方

11、向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面45eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面46o晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化eOO入射光振動(dòng)面晶體主截面47eo晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)晶體繞入射光方向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化兩束光的相對(duì)光強(qiáng)不斷變化OO入射光振動(dòng)面晶體主截面48 e e光光o o光光 OoeOOOeoO4950一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的各向異性：一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的各向異性：分子為

12、各向異性的振子，三個(gè)振動(dòng)方向的振動(dòng)分子為各向異性的振子，三個(gè)振動(dòng)方向的振動(dòng)固有固有頻率頻率為：為：123各向異性的各向異性的振子的三個(gè)振子的三個(gè)振動(dòng)方向振動(dòng)方向單軸晶體單軸晶體振子的振動(dòng)方向?yàn)閮蓚€(gè)，振子的振動(dòng)方向?yàn)閮蓚€(gè)，設(shè)設(shè) 1,2=3/光軸方向光軸方向-1光軸方向光軸方向- 251cA1A2A3vo晶體晶體光軸光軸發(fā)光點(diǎn)發(fā)光點(diǎn) c過過 c 點(diǎn)晶點(diǎn)晶體主截面體主截面1、振動(dòng)方向、振動(dòng)方向主截面主截面（o光）光）光振動(dòng)方向光振動(dòng)方向光軸，位光軸，位相與相與2 2有關(guān)，沿各方向有關(guān)，沿各方向有相同的傳播速度有相同的傳播速度v vo o其波面為以其波面為以C為球心的球面為球心的球面一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的

13、各向異性：一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的各向異性：52cA3A1A2vove2、振動(dòng)方向平行于主截面、振動(dòng)方向平行于主截面（e光）光）CA1：振動(dòng)方向：振動(dòng)方向光軸，光軸，受迫振動(dòng)位受迫振動(dòng)位相與相與2有關(guān)，傳播速度為有關(guān)，傳播速度為 voCA2：振動(dòng)方向：振動(dòng)方向光軸，光軸，受迫振動(dòng)位受迫振動(dòng)位相與相與1有關(guān)，傳播速度為有關(guān)，傳播速度為 veCA3：振動(dòng)方向：振動(dòng)方向與與光軸成一夾角，光軸成一夾角，傳播速度介于傳播速度介于 vo和和ve之間之間其波面為以光軸為軸的旋轉(zhuǎn)橢球面其波面為以光軸為軸的旋轉(zhuǎn)橢球面一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的各向異性：一、晶體微觀結(jié)構(gòu)的各向異性：53二、正晶體和負(fù)晶體二、正晶體和負(fù)晶體負(fù)晶體

14、（負(fù)晶體（方解石）方解石）eovvoenn 正晶體（正晶體（石英石英）oevv oenn 對(duì)于鈉黃光，方解石晶體的折射率：對(duì)于鈉黃光，方解石晶體的折射率：1.658oocnv1.486eecnv石英晶體的折射率石英晶體的折射率:1.54,oocnv1.55.eecnv正晶體負(fù)晶體光軸光軸54yz光軸光軸xye2.負(fù)晶波面圖負(fù)晶波面圖Otvotveeotvetvo 光軸光軸二、正晶體和負(fù)晶體二、正晶體和負(fù)晶體e光波面圖是長(zhǎng)軸為光波面圖是長(zhǎng)軸為vet, 短軸為短軸為vot, 在光軸在光軸方向上外切球面的橢球面方向上外切球面的橢球面.55eyz光軸光軸xyeo3.正晶的波面圖正晶的波面圖tvetvo

15、tve 光軸光軸tvoe光波面圖是長(zhǎng)軸為光波面圖是長(zhǎng)軸為vot, 短軸為短軸為vet, 在光軸在光軸方向上內(nèi)切球面的橢球面方向上內(nèi)切球面的橢球面.二、正晶體和負(fù)晶體二、正晶體和負(fù)晶體56o o光和光和e e光的折射率光的折射率(1) (1) 沿光軸方向傳播的沿光軸方向傳播的o o光或光或e e光，傳播速度相同，光，傳播速度相同，不發(fā)生雙折射。不發(fā)生雙折射。 (2)o(2)o光光 ：oovcn 各向一樣各向一樣 e(3)e(3)e光：各方向速度不同，折射光：各方向速度不同，折射率不同率不同, e, e光有無數(shù)個(gè)折射率。光有無數(shù)個(gè)折射率。e e ee e光的主折射率光的主折射率: :光沿垂直光光沿

16、垂直光軸方向傳播時(shí)軸方向傳播時(shí)eevcn 二、正晶體和負(fù)晶體二、正晶體和負(fù)晶體yz光軸光軸etvotve5758、n1n21、用惠更斯原理確定折射光的傳播方向、用惠更斯原理確定折射光的傳播方向. 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方向光的傳播方向59空氣空氣晶體晶體（1 1）光軸平行于入射面）光軸平行于入射面. .方解石方解石( (負(fù)）負(fù)）486. 1en658. 1on.486. 1658. 1eooennvv光軸光軸ABDeeoo2.用惠更斯作圖法確定光在晶體中的傳播方向用惠更斯作圖法確定光在晶體中的傳播方向 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方

17、向光的傳播方向60(2)(2)光軸垂直于入射面光軸垂直于入射面, ,石英石英( (正正) ),55. 1en,54. 1on.55. 154. 1eooennvv空氣空氣晶體晶體光軸光軸ABDooeeOE 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方向光的傳播方向61a a 光軸平行于入射面光軸平行于入射面, ,垂直于晶體表面垂直于晶體表面空氣空氣方解石方解石n1n0、neAAo（e）光光光軸方向光軸方向o光光e光傳播方向相同，不發(fā)生雙折射，光傳播方向相同，不發(fā)生雙折射，傳播速傳播速度相同度相同 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方向光的傳播方向62b b

18、光軸平行于入射面光軸平行于入射面, ,平行于晶體表面平行于晶體表面空氣空氣方解石方解石n1n0、ne光軸方向光軸方向AAo光光e光傳播方向相同，但光傳播方向相同，但傳播速度不同傳播速度不同o光e光光 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方向光的傳播方向63空氣空氣石英石英光軸光軸ooee C C 光軸垂直于入射面光軸垂直于入射面, ,平行于晶體表面平行于晶體表面, ,o光光e光傳播方向相同，但光傳播方向相同，但傳播速度不同傳播速度不同 一、單軸晶體內(nèi)一、單軸晶體內(nèi)o o光與光與e e光的傳播方向光的傳播方向6465的偏振態(tài)有相位差，改變?nèi)肷涔馐箖墒獠ň瑑墒獾膫鞑ニ俣炔?/p>

19、同光束光分開，獲得線偏振使兩雙折射棱鏡兩束光都是線偏振光66一、一、 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 67eoe(方解石方解石)一、一、 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 鈉光自然光鈉光自然光480光軸光軸加拿大樹膠加拿大樹膠涂黑涂黑710線偏線偏振光振光680486. 1en658. 1on全反射臨界角光入射角,70685. 155. 1sin761ciio68068048oeBCAD14o14o一、一、 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 2.極限角：極限角：693.作用：作用： 起偏器起偏器 檢偏器：檢偏器：透射出尼科耳后的線偏振光透射出尼科耳后的線偏振光（e光）的光強(qiáng)為：光）的光強(qiáng)為：符合馬呂斯定律2ocosII一、一、

20、 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 a. 平行尼科耳平行尼科耳b. 正交尼科耳：正交尼科耳：70o傅科棱鏡傅科棱鏡 光光軸軸 光光軸軸鈉光自鈉光自然光然光e線偏振光線偏振光一、一、 尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡 71ADCB1 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 光軸光軸方向方向光軸光軸方向方向ADCB兩棱鏡兩棱鏡光軸相互垂直光軸相互垂直 棱鏡棱鏡ADBADB主截面平行屏面主截面平行屏面棱鏡棱鏡CDBCDB主截面垂直屏面主截面垂直屏面棱鏡棱鏡ADBADB產(chǎn)生的產(chǎn)生的o o光光e e光不光不分開，但速度不同分開，但速度不同MN二、沃拉斯頓棱鏡二、沃拉斯頓棱鏡2 2、原理、原理72振動(dòng)振動(dòng)垂直于屏面的偏振光垂直于屏面的偏振光對(duì)對(duì)ADB為為o光，對(duì)光，對(duì)CDB為為e光光 ADCBMN2112,oe