晶体光学
晶体光学基础
A、垂直光轴（ ⊥OA ）切面 为圆切面，半径为 Nm，不发生双折射现象，也不改变振动方向，该切面显均质性。 二轴晶有两个这样的切面。
填餐慨缄篷坪圭果盔诽娃驻口癣砧狮棵斟稀右蜀男靛递熄蔼坏讥眩抽蓟殃晶体光学基础晶体光学基础
B、平行（∥OA）光轴切面 为椭圆切面，长、短半径分别为 Ng和Np 。 当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。 双折射率=Ng-Np，最大。 二轴晶只有一个这样的切面。
4. 光在晶体中的传播
固体
非晶质体（均质体）
晶体
均质体
非均质体
光性均质体与光性非均质体：
光性均质体：
凿蕴们冲料耍靖患凤掂尧武尝纶择直机忱履察阔堑孤奥陌楼堪眶植课滞凶晶体光学基础晶体光学基础
光性非均质体：
概念：光学性质随方向而改变物体，包括中级晶族和低级晶族矿物。 光传播特点：光通过非均质体物质时，除特殊方向外，要发生双折射现象，即分解为振动方向相互垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，两种偏光的折射率差称为双折射率。 非均质体折射率不只有一个。
一轴晶光率体主要切面：
A、垂直光轴（ ⊥OA ）切面 为圆切面，半径为 No 。 当光线沿C轴入射时，不发生双折射现象，也不改变振动方向，该切面显均质性。 一轴晶只有一个这样的切面。
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B、平行（∥OA）光轴切面 为椭圆切面，长、短半径分别为 Ne和No 。 当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。 双折射率=Ne-No，最大。
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第一章晶体光学基础
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
晶体光学实验报告
晶体光学实验报告晶体光学实验报告引言晶体光学是研究晶体对光的传播和相互作用的学科，是光学领域的重要分支之一。
本次实验旨在通过实际操作，观察和研究晶体在光学方面的特性，并探索晶体光学的应用。
实验一：晶体的偏光特性在实验一中，我们使用了一块薄片状的晶体样品，通过调整入射光的偏振方向，观察晶体对光的偏振现象。
实验结果显示，当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向垂直时，出射光完全消失，这种现象被称为偏光消光。
而当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向平行时，出射光则不发生偏振现象。
通过这一实验，我们初步了解到晶体对光的偏振特性。
实验二：晶体的双折射现象在实验二中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，研究晶体的双折射现象。
实验结果显示，当入射光垂直于晶体的光轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光平行于晶体的光轴方向时，出射光则发生偏振现象。
这表明晶体对不同方向的光具有不同的折射率，从而导致了双折射现象的产生。
通过这一实验，我们深入了解到晶体的双折射特性。
实验三：晶体的光学轴在实验三中，我们使用了一块具有光学轴的晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，确定晶体的光学轴方向。
实验结果显示，当入射光平行于晶体的光学轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光垂直于晶体的光学轴方向时，出射光则发生偏振现象。
通过这一实验，我们成功确定了晶体的光学轴方向，并进一步认识到晶体在光学上的特性。
实验四：晶体的双折射角在实验四中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过测量入射光和出射光的角度，计算晶体的双折射角。
实验结果显示，晶体的双折射角与入射光的偏振方向有关，当入射光平行于晶体的光轴方向时，双折射角最小；而当入射光垂直于晶体的光轴方向时，双折射角最大。
通过这一实验，我们进一步认识到晶体的双折射特性，并掌握了计算双折射角的方法。
结论通过本次实验，我们对晶体光学的基本特性有了更深入的了解。
晶体的光学性质及其应用
晶体的光学性质及其应用晶体是由有序排列的原子或分子结晶而成的有机物，是一种具有均质结构的物质。
在晶体中，光的传播受到了严格规定的限制，因此晶体的光学性质非常特殊，这种性质具有非常广泛的应用。
晶体具有自然的光学活性晶体的光学性质表现在其对偏振光的旋光性质。
偏振光是指只在一个方向上震荡的光，而晶体中自然发出的光则是未偏振光。
但当朝向晶体中的光传播方向发生旋转时，未偏振光就会发生偏振。
这是由于晶体具有对不对称分子结构，不同方向的分子旋转角度互相不同，从而使光旋转的方向发生变化。
这种现象称作自然光学活性。
晶体的双折射现象双折射是指当光线穿过晶体时会分成两束光线，分别沿着不同的方向传播，并且光线传播的速度也不同。
这个现象由于晶体中分子的空间排列呈现出某些特殊的对称性导致的，这个对称性可以被表示为对称轴或对称平面。
这种现象可以被用来制造双折射支撑倍频器。
晶体的偏光性质及其应用光源分光是指光的分光学分解为不同波长的单色光，而光的偏振性则对应着光的横向振动方式，晶体具有光的偏振性质。
通过光源分光和偏光器，可以得到偏振光，这种光从中穿过的晶体具有除了其他部分外的方向振动，因此可以形成光的旋转现象。
在显微镜下，这种现象可以显像偏振显微镜。
晶体光的波速度调制及其应用在晶体中，当一个光子进入晶体时，其波动特性与晶体中的原子结构相互作用。
通过这种相互作用，可以改变光的波速，并且可以在早期光通信系统中被用来传输数字信息。
在这种传输方式中，光的波速被快速调制，从而传输出的信息就是由快速变化的光的波速表现出来的。
晶体在光学中是一种非常美丽和独特的材料，并且也是一种非常有用的功能材料。
晶体的光学性质和应用非常多，一些应用比如水晶振荡器等已经广泛使用，而在其他一些领域，晶体的使用也在快速发展之中。
第3章 晶体在外场作用下的光学性质 1
+
ε3
2 x3
=1
式中x1、x2 、x3为晶体的介电主轴坐标系，n1、n2、 n3为晶体的三个主折射率值，ε1、ε2、ε3为晶体介电张 量的三个主值。
17
3.2 电光效应
电光效应引起晶体折射率的改变可以用折射率 椭球面的变化来表示。这一变化可以视为椭球 面方程中各系数产生的微小的增量。通常把有 外电场存在时的折射率椭球方程改写为 式中
9
3.1 晶体光学简介
光线在中级晶族的晶体中传播时，会发生双折 射现象。然而，存在一个特殊的传播方向；在 这个方向，偏振方向互相垂直的任意两个线偏 振光的折射率和位相速度都相同，这个特殊方 向称为晶体的光轴。可见，沿着光轴方向传播 的光不发生双折射。中级晶族对应的晶体都只 有一个光轴，因此称为单轴晶体。如：冰洲石、 石英、红宝石、冰等。
7
3.1 晶体光学简介
4、三大晶族及特性 1）高级晶族 立方晶系属于高级晶系，具有最高的对称性。 立方晶系在光学上表现为各向同性，即 ε1=ε2=ε3=n2。
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3.1 晶体光学简介
2）中级晶族 三方晶系、四方晶系和六方晶系都属于中级晶族，它 们的高次旋转轴就是光轴。中级晶族的介电张量具有 旋转对称性(ε1=ε2 ε3≠ )，在光频条件下，ε1=ε2＝ ， 2 2 ε2＝no 。no称为寻常折射率；ne称为异常折射率。当 ne 光线具有不同的偏振方向时，寻常折射率不变。值得 注意的是，不同偏振方向的电磁波对应的异常折射率 并不等于ne，而是随偏振方向与光轴间夹角的变化而 变化。
27cossinsincoscossinsincoscossinsincoscossinsincossincoscossincossinsincoscossincossin公式31可见kdp晶体沿z轴加电场时由单轴晶体变成了双轴晶体折射率椭球的主轴绕z轴旋转了45角此转角与外加电场的大小无关其折射率变化与电场成正比这是利用电光效应实现光调制调q锁模等技术的物理基础
晶体光学必备知识点
晶体光学必备知识点关键信息项1、晶体的定义与分类晶体的概念：＿___________________________晶体的分类方式：＿___________________________常见晶体类型：＿___________________________2、晶体的光学性质折射率：＿___________________________双折射现象：＿___________________________光轴：＿___________________________3、晶体的偏振特性偏振光的产生与类型：＿___________________________晶体对偏振光的作用：＿___________________________ 4、晶体的颜色与吸收晶体颜色的成因：＿___________________________吸收光谱：＿___________________________5、晶体的光学观测方法显微镜观测：＿___________________________偏光显微镜的使用：＿___________________________11 晶体的定义与分类晶体是由原子、离子或分子在空间按一定规律周期性地重复排列构成的固体物质。
其具有规则的几何外形、固定的熔点和各向异性等特征。
111 晶体的分类方式多种多样，常见的有以下几种：按化学成分分类，可分为无机晶体和有机晶体。
无机晶体如石英、氯化钠等，有机晶体如尿素、蔗糖等。
按晶体结构分类，可分为七大晶系，分别是立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系、六方晶系和菱方晶系。
按功能分类，可分为光学晶体、电学晶体、磁学晶体等。
112 常见的晶体类型包括：离子晶体，由正负离子通过离子键结合而成，具有较高的熔点和硬度，如氯化钠。
原子晶体，由原子通过共价键结合而成，具有很高的熔点和硬度，如金刚石。
分子晶体，由分子通过分子间作用力结合而成，熔点和硬度通常较低，如干冰。
第六章晶体光学
Ao
Ao cos
上图 中P1为起偏器, 设经P1后线偏振光振幅为A0. P2与P1夹角 为, 因此经P2后的线偏振光振幅为 A=A0cos.
1) Light passes through the lower polarizer(下偏振片)
west (left)
Unpolarized light
east (right)
Polarized Light Unpolarized Light
用来表示垂直于光传播方向的平面内,光振动方向的矢 量图,叫做迎光矢量图. 该图表示迎着光传播方向看到的光
振动的情况.在迎光矢量图上,自然光是一些均匀分布的辐射
线.
z 自然光的一种表示方法
y
y
x
0
x
自然光 自然光等效为两振幅相等、互相 垂直的、无相位关系的线偏振光
(in physics v = c, but no longer)
一、 几何光学的三个实验定律
(1) 光的直线传播定律:
在均匀的各向同性的透明介质中，光沿直线传播.
(2) 光的独立传播定律:
光在不太强时,传播过程中与其他光束相遇时,各光束相互不
受影响,不改变传播方向,各自独立传播.
反射光线
(3) 光的反射定律和折射定律:
2) coplanar “plane of incidence”
Incident
(^ plane of interface)
i air
water
Reflected
r’
Refracted ray:
1) Slower in water (or glass)
2) r i
Depends on D velocity
晶体光学知识点总结
第一章1、晶体光学：研究可见光通过透共振、穆斯鲍尔谱学、透射电子显微镜等方法研究矿物。
2、光性矿物鉴定法：是利用不同的透明矿物显示的光学性质不同，鉴定明矿物晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。
3、研究矿物的方法包括：化学分析、光谱分析、电子探针显微分析、X射线结构分析、差热分析、荧光分析以及晶体测量和比重、硬度精确测定等。
此外还用红外光谱、核磁透明矿物。
晶体光学是鉴定、研究透明矿物及岩石的重要方法。
是一种很好的物相研究法。
4、可见光：是电磁波，其波长范围约为390nm～770nm（纳米）是整个电磁波谱中很窄的一小段。
可见光光波波长不同，呈现颜色也不同。
白光是各种单色光按一定比例混合而成的混合光。
单色光的波长由长到短，对应的色感由红到紫。
5、纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题；横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。
6、最常见的光有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。
7、自然光：各个方向上振动振幅相同的光。
（一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。
）8、线偏振光（又称平面偏振光或完全偏振光）：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动。
9、部分偏振光：某一方向光振动比与之垂直方向的光振动占优势。
彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合，它介于自然光与线偏振光之间。
（部分偏振光可分解为两束振动方向相互垂直的、不等幅的、不相干的线偏振光）10、获得偏振光的方法：由反射与折射产生（部分偏振光）、由二向色性产生（线偏振光）、双折射晶体（偏振棱镜）产生（线偏振光）。
11、布儒斯特定律：若光从折射率为n1的介质向折射率为n2的介质，当入射角满足tgi 0=n2/n1时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，折射光仍为部分偏振光。
这就是Brewster定律。
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自然光：一切从实际光源直接发出的光波一般都是自然光。
偏振光：在垂直光波传播方向的某一固定方向上的振动光波。
光性均质体：光学性质各个方向相同的物体。
光性非均质体：射入晶体中的光波其光学性质随方向不同而发生改变的晶体。
光轴：非均质体中不发生双折射的特殊方向。
用“OA”表示
常光；发生双折射时其中一种偏光的振动方向与Z轴垂直，其传播速度和相应折射率值不发生改变。
非常光；发生双折射时其中一种偏光的振动方向与Z轴平行，其传播速度和相应折射率值虽振动方向不同而发生改变。
双折射率；非均质体中发生双折射分解的两束偏光的折射率之差。
光率体；光波在晶体中传播时其振动方向与相应折射率的值之间的关系的光学立体图。
一轴晶；只有一个不发生双折射的特殊方向的晶体。
二轴晶；有两个不发生双折射的特殊方向的晶体。
光性方位；光率体主轴与晶体的结晶轴之间的关系。
光学主轴；二轴晶光率体中，三个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的三个主要光学方向。
主轴面；包含两个主轴的面。
光轴面；含有两个光轴的面，用“AP”.
延性符号；非均质体矿片的光率体椭圆切面的长半径与晶体延长方向之间的关系。
多色性；在单偏光镜下由于光波在晶体中的振动方向的不同使矿片的色调发生改变的现象。
吸收性；在单偏光镜下由于光波在晶体中的振动方向的不同使矿片颜色深浅发生改变的现象。
边缘；镜下见的矿物的轮廓线。
贝壳线；在单偏光镜下矿物边缘出线的一细小的亮线。
突起；在单偏光镜下不同矿物的高低不同的现象。
闪突起；在单偏光镜下同一矿物随载物台旋转，突起高低不同的现象。
消光现象；矿片在正交偏光镜下变黑暗的现象。
消光类型；非均质体矿片的解理缝，双晶缝或晶面迹线与消光位之间的关系。
消色；在正交偏光镜间两块矿片处于四十五度时产生的光程差相等且异名半径平行是总光程差为零。
消光角；光光率体椭圆半径与解理缝，双晶缝或晶面迹线之间的夹角。
干涉图；在锥光镜下，各各个不同方向的入射偏光通过矿片后达到上偏光镜所产生的消光与干涉效应的总和所构成的特殊图像。
补色法则；在正交偏光镜下处于四十五度时两块非均质体矿物光程差的增减法则，其内容是：同名半径平行时总光程差等于两光程差之和，干涉色升高；异名半径平行时，总光程差等于两矿片光程差之差，干涉色相对于光程差较大的一块矿片降低。
干涉色；非均质体矿片在正交偏光镜下所观察的由干涉作用产生的颜色。
级序；矿片在正交偏光镜间干涉色由暗灰或蓝变到红为一个干涉色级序代表光程差变化为550nm.
色序；矿片在正交偏光镜间一种颜色的变化为一个色序，代表光程差变化为147nm.
辉石【简单双晶】正长石【卡式双晶】斜长石【聚片双晶】堇青石【六连晶】微斜长石|钾长石【格子双晶】
负高突起【萤石】 1.4780 负低突起【正长石】 1.540 正低突起【石英中石】 1.600
正中突起【角闪石】 1.660 正高1突起【辉石】1.720 正高2突起【橄榄石】1.780 正极高突起【榍石石榴子石】。