光在晶体中的双折射.ppt

1,总结前述：从普通光源中获得线偏振光的方法利用各向异性物质的二向色性(偏振片)物质对振动方向显现出吸收系数的不同2.利用自然光在两个各向同性介质表面的反射(布儒斯特仪)物质对振动方向显现出反射系数的不同3.利用各向异性晶体的双折射(晶体偏振器)物质对振动方向显现出传播速度的不同,2,3 光在晶体中的双折射,一、各向异性晶体中的双折射现象二、晶体的光轴 光线的主平面三、o光 e 光的振动方向四、惠更斯原理确定晶体中光线传播方向五、晶体偏振器,双折射现象,4,一、各向异性晶体中的双折射现象自然光进入各向异性晶体中 光线？方解石晶体,CaCO3 的同素异构体,现象：1)两束折射光,服从折射定律,寻常光线,o 光,不服从折射定律,异常光线,e 光,演示,5,光,光,双折射,纸面,令方解石晶体绕光线旋转,6,光,光,双折射,纸面,7,光,光,双折射,纸面,8,光,光,双折射,纸面,9,2)o 光 e 光的 偏振状态,均是偏振光两者振动方向 近乎垂直,需要进一步解决的问题：1)e 光在晶体内的传播方向？2)o 光 e 光的振动方向？需要先介绍晶体的基本知识,10,二、晶体的光轴 光线的主平面,1.光轴(方向)在这个方向上 不发生双折射称这个特殊方向为晶体的光轴,注意：光轴在晶体内光轴是一个方向,光轴,11,光线在晶体内部沿着光轴方向传播 不发生双折射 实验上怎么操作才能使入射光线 进入晶体后沿光轴方向传播呢？必须令入射表面垂直光轴,思考:将下述情况与左图情况比较,方解石晶体的光轴（方向）,磨 抛光,13,分类：单轴晶体 双轴晶体 uniaxis crystal biaxis,只有一个光轴方向 有两个光轴方向,方解石(冰洲石)石英 quartz,云母 蓝宝石 mica sapphire,人工拉制单轴晶体ADP(磷酸二氢氨)铌酸锂(LiNiO3),O.A.,14,2.光线的主平面光线与光轴组成的平面称该光线的主平面,一般情况下 两个光线主平面不重合特殊：光轴在入射面内 两个光线主平面重合此时 两个光线的主平面可用入射面代替！,15,三、o光 e 光的振动方向 我们知 o 光和 e 光 都是线偏振光 振动方向怎样说明呢？必须由各光线的主平面来说明,o 光的振动垂直 o光的主平面,e光的振动在e光的主平面内,16,若 光轴在入射面内 则 两条光线的主平面就是入射面 o光的振动垂直入射面 e光的振动在入射面内 那么 两光偏振方向垂直,17,18,四、惠更斯原理确定晶体中光线传播方向 作图法确定单轴晶体中 o光和e光的传播方向o光 e光的子波面 注意:双折射的本质是传播速度的各向异性 o 光传播的速度在各方向相等(各向同性)e 光传播速度与方向有关(各向异性)结论:o 光的子波面 一定是球面 e 光的子波面 肯定不是球面 是什么样呢?,19,给出两个实验事实：1)在光轴方向 e光的速度等于o 光速度 即等于Vo2)在垂直光轴方向 o 光e 光两个速度差别最大 与o 光速度差别最大的速度 记做Ve,结论:o 光的子波面 一定是球面 e 光的子波面 肯定不是球面 是什么样呢?,20,正晶体,方解石,按Ve与Vo关系不同将晶体分为正负两种,负晶体,石英,称为晶体的主折射率,当然主折射率与波长有关 通常给出光对钠D线(=0.5893m)的折射率,21,e光的子波面,e光的子波面是以光轴为轴的旋转椭球面,负晶体的子波面,22,2.惠更斯作图 以例说明例1 光轴在入射面内 自然光从空气斜入射至方解石晶体表面,分析：o光可用折射定律计算e光不服从折射定律,23,例2 光轴垂直入射面 自然光斜入射,方解石,24,例3 光轴在入射面内 线偏振光斜入射,1)入射光振动 入射面,2)入射光振动 在入射面内,3)入射光振动 与入射面有一夹角 现象如何？,25,五、晶体偏振器从普通光源中获得线偏振光的第三种方法1.渥拉斯顿棱镜 Wollaston prism2.尼克耳棱镜 Nicol prism,两个线偏振光全取,舍掉一支,尼可耳棱镜可以用作起偏器与检偏器,27,摄影用的偏光镜如选择适当角度可消除或减弱水和玻璃等非金属表面的反光 这是为什么?,考思 题,28,两块方解石光轴平行放置双像的距离与一块时比有何变化？如果转动其中的一块 将出现什么现象?,