第八章光在晶体中的传播.pptx

第八章 光在晶体中的传播第八章 光在晶体中的传播1、 双折射现象2、 惠更斯作图3、? 波片和补偿器4、 偏振光的干涉5、 人为双折射6、 旋光性, 测糖术第一节：双折射现象Rasmus Bartholin?(1625,–1698）Iceland crystal is a transparent variety of?calcite, or crystallized?calcium carbonate.Rasmus Bartholin is remembered especially for his discovery (1669) of the?birefringence?of a light ray by?Iceland crystal (calcite). ?He published an accurate description of the phenomenon, but since the physical nature of light was poorly understood at the time, he was unable to explain it. It was only after?Thomas Young?proposed the wave theory of light, c. 1801 that an explanation became possible.双折射光的偏振特点eoo光（Ordinary Light, 寻常光） 遵守折射定律e光（Extra-ordinary light 非常光）不遵守折射定律用检偏器来考察从晶体射出的两光束时，就会发现它们都是线偏振光。 光轴：光线在晶体中沿某一方向传播时不发生双折射现象，这一方向称为晶体的光轴.光轴102o78o 天然方解石晶体是一六面棱体,每一面都是菱形,大角约为102o, 小角约为78o. 六面体中有两个相对的分别由三个钝角围成的顶角, 连接这两个顶角, 与连线平行的方向既是方解石光轴的方向.单轴晶体：只有一个光轴(如方解石、石英)的晶体双轴晶体：有两个光轴(如云母、硫磺)的晶体各向异性的“机械模型”解释。法线入射光光轴主截面主截面：光轴和晶体表面光入射点的法线组成的平面。法线入射光光轴eo主平面：晶体中光（o光或e光）的传播方向与晶体光 轴构成的平面。o光的振动方向垂直于o光的主平面；e光的振动方向平行于e光的主平面。当o光和e光的主平面相互平行时,两光的振动互相垂直.o光和e光的传播方向o光传播方向符合折射定律和反射定律;o光在入射面内。e光一般不符合折射定律（在垂直于光轴的方向传播时符合折射定律）。一般e光不在入射面内。所以o光和e光的偏振方向一般不垂直。 说明：当入射面和主截面重合一致时，e光的偏折依然在入射面内；当入射面和主截面不一致时，则e光射线就可能不在入射面内。o光的偏折总在入射面内。o光和e光的传播速度o光沿各个方向折射率相同(no), 传播速度相同。e光沿不同的方向折射率不同, 传播速度不同.沿光轴的方向折射率为no与o光相同.沿垂直于光轴的方向的折射率称为ne. no 和ne成为晶体的主折射率。晶体可分为正晶和负晶ne ? no的晶体, 叫做负晶体. 如方解石.ne?no的晶体, 叫做正晶体. 如石英. 光在晶体中波前面光轴⊙ 光轴oeeot=0时刻自原点发出的光振动, 在t=t时刻, o光传播到以v0t为半径的球面上. e光沿垂直光轴为传播距离vet, 沿光轴为vot，e光波前面为椭球面。在光轴方向上o光球面和e光椭球面相切。负晶体(ne ? no)⊙ 光轴光轴eoe正晶体 (ne no)第二节：惠更斯作图n1n1n2n2用惠更斯原理确定反射光的传播方向.(1)作图法确定光在各向同性介质界面上的反射和折射光方向.用惠更斯原理确定折射光的传播方向.用惠更斯作图法确定光在晶体中的传播方向例题1：负晶体方解石以1/no为短轴,1/ne为长轴作椭圆以入射点为中心，以1/no为半径作圆。空气晶体光轴例题2：方解石 以AC/no为短轴, AC/ne长轴,作椭圆以AC/no为半径作圆空气晶体光轴⊙ 光轴e????oo??oee例题3：石英(正晶体)光轴垂直于入射面以AC/no为半径作圆以AC/ne为半径作圆空气晶体?光轴例题5石英空气石英?? ? ??光轴? ? ??ooeeeeoo例题4方解石空气晶体光轴尼科尔棱镜方解石晶体o68o68偏光棱镜加拿大树胶光轴o68涂黑进入晶体发生双折射加拿大树胶,对钠黄光的折射率为1.55,介于方解石的ne=1.486和no=1.658 之间.格兰—汤普森 光轴??单色自然光线偏振光方解石 加拿大树胶涂黑格兰—汤普森棱镜o钠光自然光o钠光自然光????e?e玻璃和方解石制成的偏振器方解石