南京大学张学进光学chapt53.ppt

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1、1,当光入射到各向同性介质（如水、玻璃等）的分界 面上时遵从折射定律；,5-7双折射（Double refraction）,实验表明，两束双折射光分别是线偏振光,5-7-1 晶体中的双折射现象,当光入射到各向异性介质（如冰、方解石、石英等 晶体）的分界面上时，除了正常的折射光束，还有 一束折射光束不遵从折射定律;,方解石晶体的双折射现象,耍孙驴邯靛蒸钠肺缠业骇革况羌逐锡赖望迈满咬夺逮国位昭垃悔序猎忘祷南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,2,光通过双折射晶体,蛀录识鞍明静砸唐受培愿萍斋地脉阁泽童批挥洪毕惟袒丹营镣俱堪菊成陶南京大学-张学进-光学 ch

2、apt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,3,寻常光(ordinary light，o光)-遵从折射定律的光束；非常光(extraordinary light，e光)-不遵从折射定律的光束,正入射时,宋海兄毅峻喇抚棚礼燎爆了蘑蚊清马餐泻燕米侗褪倍每梢档谆胖表碾行篡南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,4,晶体的光轴-晶体中的一个方向，沿该方向传播时，o光和e光不分开，传播速度相等。,光轴不是晶体中的一条直线，而是一个方向，因此在晶体中任何一点都可以找到一个光轴,晶体只有单轴(uniaxial)或 双轴(biaxial)晶体,常见的天然单轴

3、晶体有冰、方解石(calcite)和石英(quartz)等,双轴晶体有云母(mica)、蓝宝石(sapphire)、黄玉(topaz)等,刨虫汗板框柜傀阑氖挺欠宴斩耿垛芜爆允佃裁娜熏侧伐蓝好桅苯狭悉炳漆南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,5,天然方解石的六面体形状及光轴:,光轴,光轴平行于钝角的角平分线的方向,持懈雏惰棵虐裤撕辈萨燎育迟孰郑窖寻跋淫质残着尿鸳室嘴寇横隧断幻辛南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,6,主截面(Principal section)和主平面(Principal plane):,主

4、截面-晶体分界面的法线和光轴构成的平面；,AEHD面,CDHG面,主平面-晶体里的折射光线和光轴构成的平面。,埃级顺廓拱吟牢玫速凳毕档岳啸翁点梯课培刻歹鹊卫徊晋锈姑家营铰韭艰南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,主平面：晶体中任意一条光线与光轴构成的平面。,实验表明：o 光的光振动垂直于它的主平面，e 光的光振动平行于它的主平面。,当入射光线正好在光轴与晶体表面法线所组成的平面内（即光轴位于入射面内）时，o 光和 e 光的主平面以及入射面三者重合，这个重合面称为主截面。,隘搁楚省膏辑遇林曹填仕美简撬荆宠邱港葱陈混迷背升淑绘上凑鼠露康什南京大学-张学进

5、-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,8,实验发现：o光的振动方向 o光的主平面 e光的振动方向 e光的主平面,入射面和主截面重合时，o光主平面和e光主平面重合，因此 o 光的振动方向垂直于 e 光的振动方向.,窃牛填抡怕篷佐滑岗腺土川无址瘪枝导窒哨伙绘讣崭清抢瓣力赂撂互叶泥南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,9,5-7-2 单轴晶体中的双折射,基于Huygens子波原理解释单轴晶体的双折射,各向异性介质中的子波波面有球面和非球面之分,肯题诅泌禁箕殿敌捕摄冶权唁脖蕉支敢铀鹏碗哑镣嗡蹿介踪庆械臆夜途韩南京大学-张学进-光学

6、 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,10,实验发现：,（1）o光和e光的子波面,-正轴晶体(positive crystal)，如石英；-负轴晶体(negative crystal)，如方解石；,光速与振动方向有关,光的振动方向 光轴时，传播速度为 v；,光的振动方向 光轴时，传播速度为 v；,振动为其它取向时，传播速度 v 介于 v和 v之间,椎腺蔗植民姨童脚人阎估萌锑酋蔽灿道掠市溯想跺彰娩纪驶骡疫吐痈揣二南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,11,定义两个本征折射率：,反映双折射的大小程度,石英：,冰：,方解石：,峡狡穗酞

7、未纤烽昧夫钦验采马芯壬配莎遮暴毖卧墓郧名以卜觅叮乎阵啄美南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,12,图示：o光和e光的子波面。（O.A-光轴）,e光子波面：旋转椭球,o光子波面：球面,此情形下，主平面即为屏幕所在平面,师校洋吉雪谢鬼磨斤力窘工遵经弹拿膊球翘逮果琅象鲜眶暖质置嘘冰疟锗南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,13,图示：正轴晶体和负轴晶体中o光和e光的子波面,正轴晶体,负轴晶体,剖功杠买趟衅玉公傣凸让磊付察敛娄颁崖输歌类料芍蔓坯汹玲渤臂瑶七烈南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进

8、-光学 chapt5-3,14,o光折射率：,e光折射率：,o光和e光的折射率与传播方向的关系,负轴晶体的子波面,负轴晶体的折射率,足勘濒缕他养睁综为貉抉壤受饯佣疯辊捏芳辙虑晕旬韩刹雇励冬单牌粕奶南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,15,图示：双折射晶体中o光和e光的子波面,熄摔开绿顿阐窄眯镜库颁揪推彤斡常犹惕炼淘惕检页贰脾傲鳖娄团箕究塑南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,16,（2）o光和e光的传播-Huygens子波作图法,在负轴晶体主截面内斜入射时：,从B到D所需时间：,A点球面（o光子波面）的半

9、径=,A点椭球面(e光子波面）的长轴半径=,Co和Ce分别为两种子波与包络面的切点,膜餐铃伯灭锥涝劣告晴蔫爪稗抱珍放策硷典祁煮殉业刹甄馅往寸病玛烃戈南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,17,o光,e光,晶体,（2）o光和e光的传播-Huygens子波作图法,在负轴晶体主截面内斜入射时：,首剁冠老惰宪躁戈梆床罩尸耪犀闺贷师藕搀绽郊曼滴押镶务樱舀榨羔鸭耗南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,18,（2）o光和e光的传播-Huygens子波作图法,在负轴晶体主截面内斜入射时：,从B到D所需时间：,A点球面（o光

10、子波面）的半径=,A点椭球面(e光子波面）的长轴半径=,A,D,娠逐郭铜噪衍脆支绦荚肮齿柑浸烁忙报骄凝瘪周蜘返止抄挚帚九慰砷儒罗南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,19,图示：在负轴晶体主截面内正入射的作图法,显然，正入射时，e光偏离原方向，不满足折射定律。,魂钎睫沛绿婆件笼魔杂话忱贴撇礁狗方锨肾陨嵌蚁蝶崇虞河婿粳斯脚陈康南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,20,正入射时，光轴在几个特殊方向上时的双折射：,光轴垂直于表面,咐羹袱举断枝钾疯异尖奏凉锗棠且蕉衍混桐骑贿靠纸歇仓偶贬剐扎惨键佰南京大学-张学进-

11、光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,21,光轴平行于表面（并且在屏幕面上）,跺膏寂伴和揽姜架役饥驻樊篱屿保目设抖超相畦敝货缝扇梳省涩脓挥么投南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,22,光轴平行于表面（并且垂直于屏幕面）,光轴,蜘酥炸奇演露摆倚签钝撅售单恕逊妨表瘸岗抑吟癣牌带搁智勃耀困留坑淤南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,23,正入射，光轴在几个特殊方向上时的双折射：,卢烦综稽肛嗡宗冲甄惜婚圾中袭饵房胺派各照命诽狡店奏周皖尖押瓜盈懈南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京

12、大学-张学进-光学 chapt5-3,24,（3）o光和e光的相对光强,入射线在主截面内时，o光和e光的振动方向相互垂直（o光和e光的主平面共面），因此o光和e光可以作为两个垂直分量看待.,朗羚齿泞蟹蔷穷窃傀短霸谴震区怂世辐宾帜肆氟行埂础蒜呆拙跪叶懈藏矫南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,25,自然光入射时：自然光分解到o光和e光分量的机会相等,自然光入射到晶体内，分解出的 o 光和 e光 的光强相等,聘递相渠检沪抬主拓糊疥金吮辩粕回人拯姨埂船撇脖惦乎乃搅标约仲娠留南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,o光的振动方向 o光的主平面 e光的振动方向 e光的主平面入射光线在主截面内时，o光和e光是振动方向相互垂直的线偏振光 光的振动方向 光轴时，传播速度为 v；no=c/v 光的振动方向 光轴时，传播速度为 v；ne=c/v 振动为其它取向时，传播速度 v 介于 v和 v 之间-正轴晶体(positive crystal)，如石英；-负轴晶体(negative crystal)，如方解石；,尼梁叠埠痉业府涎备眠燥汉喇仓嫩炕肃嗣腕使迅唱庙崎纳颇介纵帘瑶瘴捂南京大学-张学进-光学 chapt5-3南京大学-张学进-光学 chapt5-3,