五章光的双折射ppt课件

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1、知识点回顾利用利用晶体的双折射晶体的双折射可得到可得到线偏振光线偏振光分界面的反射和折射分界面的反射和折射物质的二向色性物质的二向色性象象折射现折射现双双折射现折射现方解石晶体方解石晶体CaCO3纸面纸面5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象光通过单轴晶体时的双折射现象1、双折射现象：双折射现象：一束光进入各向同性的介质（如液体、塑料、玻璃等）时，一束光进入各向同性的介质（如液体、塑料、玻璃等）时，只产生一束折射光。只产生一束折射光。但一束光进入各向异性晶体（如云母、石英、方解石等）时，但一束光进入各向异性晶体（如云母、石英、方解石等）时，可产生两束折射光，称为双折射现象。可产生两束折射光，称为

2、双折射现象。一、一、双折射现象双折射现象5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象光通过单轴晶体时的双折射现象5.3 光通过单轴晶体时的双折射现象光通过单轴晶体时的双折射现象一、一、双折射现象双折射现象2.2.寻常（寻常（o o）光和非寻常（）光和非寻常（e e）光）光in1n2rore(各向异各向异性介质性介质)自然光自然光o光光e光光o o光光 ： 遵从折射定律遵从折射定律orninsinsin21o o光折射线在入射面内。光折射线在入射面内。 e e光光 ： 一般不遵从折射定律一般不遵从折射定律e e光折射线也光折射线也不一定不一定在入射面内。在入射面内。.constsinsineri 演示演

3、示e o 方解石方解石oe 以入射方向为轴旋转方解石二、二、光轴和主截面光轴和主截面 特定的方向特定的方向，晶体中光沿这个方向传播时，晶体中光沿这个方向传播时，不发不发生双折射现象生双折射现象。例如，方解石晶体（冰洲石）例如，方解石晶体（冰洲石） 由由钝隅钝隅引出的与三个棱边成等引出的与三个棱边成等角的方向就是角的方向就是光轴。光轴。AB10278沿沿此方向的直线此方向的直线均为均为光轴。光轴。1. 光轴光轴光轴光轴单轴晶体：单轴晶体：只有一个光轴的晶体，只有一个光轴的晶体，如方解石、石英。如方解石、石英。双轴晶体：双轴晶体：有两个光轴的晶体，有两个光轴的晶体，如云毋、硫磺、黄玉。如云毋、硫磺

4、、黄玉。 2. 2. 主主截截面面晶体中晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面光的传播方向与晶体光轴构成的平面o光光光轴光轴o光的光的主截面主截面e光光光轴光轴e光的光的主截面主截面叫该光叫该光线线的的主主截截面面。一般，一般， o光与光与e光的光的主截面不重合主截面不重合。晶体双折射如果如果光轴在入射面内光轴在入射面内，两主截面重合两主截面重合o光的振动方向光的振动方向o光的主截面光的主截面e光的振动方向光的振动方向e光的主截面光的主截面检偏结果：检偏结果：o光、光、e光都是线偏振光。光都是线偏振光。光光轴轴 e方解石方解石oI如果如果光轴在入射面内光轴在入射面内，两主截面重合两主截面重合，

5、o光与光与e光的振动方向相互垂直光的振动方向相互垂直。若两截面夹角很小，常常将若两截面夹角很小，常常将o光与光与e光的振动方向光的振动方向 看作看作近似垂直。近似垂直。三、三、 o光与光与e光的相对光强光的相对光强1. 自然光入射自然光入射光光轴轴 e方解石方解石oI2,222IAIAeo2IIIeo考虑垂直入射的特殊情况（光轴在入射面内）考虑垂直入射的特殊情况（光轴在入射面内）cossinAAAAeo22222tancossinIIAAIIeoeo2. 线偏振光入射线偏振光入射AeAo （底面投影图）（底面投影图）: 入射线偏振光的振动方向与光在晶体内的主截面的夹角。入射线偏振光的振动方向与

6、光在晶体内的主截面的夹角。Ieo晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化OO入射光振动面晶体主截面eo晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化OO入射光振动面晶体主截面eo晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化OO入射光振动面晶体主截面o晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化eOO入射光振动面晶体主截面o晶体绕入射光方向旋转时两束光的相对光强不断变化eOO入射光振动面晶体主截面讨论：当晶体绕入射光方向旋转时，两束光的相对光强不断变化900II 00eI00IIIeo光强度最大e光完全消失o光完全消失e光强度最大2222cossinIIAAIIeoeo扩大入射光束使两

7、束光相互重叠oeIIIIeo)cos(sin22无论晶体怎样转动，重叠部分光强度不变ooncv 波阵面为波阵面为球面球面 o光光沿任何方向传播速度相同沿任何方向传播速度相同5.45.4 光在晶体中的波面光在晶体中的波面光轴方向o光的波面eencv 沿不同方向传播速度不相同沿不同方向传播速度不相同波阵面为波阵面为旋转椭球面旋转椭球面 e e光光ooncvvoevvve光的波面o光光:在晶体中的在晶体中的波面波面是是球面。球面。e光光:在晶体中的在晶体中的波面波面是是旋转椭球面。旋转椭球面。沿光轴方向传播沿光轴方向传播, 速度与速度与o光相同。光相同。垂直于光轴方向传播垂直于光轴方向传播, 速度与

8、速度与o光光相差最大。相差最大。o o光和光和e e光的波面光的波面ooncv ooncvveencv vove正晶体光轴光轴正晶体：正晶体： no ve（如石英）（如石英）旋转椭球面在球面之内旋转椭球面在球面之内,旋转椭球面的长轴等于球面的直径。旋转椭球面的长轴等于球面的直径。在光轴方向：两波面相切；在光轴方向：两波面相切；垂直于光轴方向：两波光速相差最大。垂直于光轴方向：两波光速相差最大。o光光速光光速e光光速：光光速：ve, vo,为垂直于为垂直于光轴的波速。光轴的波速。常数ooncveencv vove光轴光轴负晶体负晶体：负晶体：no ne， vo vo石英石英方解石方解石 一、一、

9、单轴晶体内单轴晶体内o光光和和e光光的传播方向的传播方向:负晶体为例负晶体为例1. 以以i角入射到晶体，光轴在入射面内角入射到晶体，光轴在入射面内r0晶体晶体ivotve etctoooncir vsinsinABDeo re光轴光轴vove2. 光轴垂直于晶体表面，正入射光轴垂直于晶体表面，正入射3. 光轴平行于晶体表面，正入射光轴平行于晶体表面，正入射光轴光轴晶晶体体 ee光轴光轴晶晶体体oo不发生双折射不发生双折射发生双折射发生双折射4. 光轴平行于晶体表面光轴平行于晶体表面, 垂直入射面，正入射垂直入射面，正入射光轴光轴 ee晶晶体体 oo发生双折射发生双折射注意注意e、o的振动方向的

10、振动方向二、二、单轴晶体的主折射率单轴晶体的主折射率eeoovcnvcno光主折射率光主折射率e光主折射率光主折射率特殊情况下，特殊情况下，光轴光轴垂直于入射面垂直于入射面时，时，有有eeini21sinsin5.光轴平行于晶体表面，并垂直于入射面，平行光以入光轴平行于晶体表面，并垂直于入射面，平行光以入射角射角i1射到晶体表面。射到晶体表面。 惠更斯作图法画出入射自然光在方解石（负晶体）惠更斯作图法画出入射自然光在方解石（负晶体）中的双折射，标明中的双折射，标明o光、光、e光及振动方向。光及振动方向。棱镜由方解石（负晶体）制成。画出出射光的折射方向棱镜由方解石（负晶体）制成。画出出射光的折射方向和振动方向。和振动方向。o光e光石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹）石英劈尖的偏振光干涉（等厚条纹） 第五章结束第五章结束