14.5光的双折射
双折射折射率
双折射折射率
双折射折射率是指各向异性晶体中不同偏振方向的光具有不同的折射率。
双折射是光学中一个重要现象，它发生在非均质的各向异性介质中，如某些晶体（例如方解石、石英等）。
当光线入射到这些材料上时，会分解成两束沿着不同方向折射且振动方向互相垂直的偏振光。
这两束光的传播速度和折射率不相同，因此称为双折射。
以下是一些关于双折射的重要信息：
1. 各向异性：在各向异性介质中，折射率值不止一个，而是随振动方向的不同而改变。
2. 两种偏振光：除了特殊方向以外，光波入射到非均质体通常都会发生双折射，分解成两种偏振光。
3. 永久与暂时双折射：双折射分为永久性双折射和暂时性双折射。
永久性双折射是由于材料的固有结构，如晶体的结构导致的；而暂时性双折射是由于外部因素如应力、电场等造成的。
4. 量化指标：双折射效应的大小通常被量化为材料表现的最大和最小折射率之间的差异。
5. 光学应用：双折射材料在光学中有广泛的应用，例如用于制作偏振器、光波导以及各种光学传感器。
6. 影响因素：具有非立方晶体结构的晶体通常是双折射的，此外，某些塑料在受到机械应力时也会表现出双折射性质。
综上所述，了解双折射折射率对于光学设计和材料科学的研究人员来说是非常重要的，因为它关系到材料如何处理穿过它们的光线，以及如何利用这一特性来设计光学元件和应用。
光的双折射解析
o光：双折射的两束折射光中，一束遵循折射定律，传播速度v o沿各个方向都相同，折射率n o=si n i/si n t o=c/v o=常量，称作寻常光，记为o光。
e光：通常不遵循折射定律，折射方向通常在入射面之外，传播速度随传播方向而改变，si n i/si n t e≠常量，称作非寻常光，记为e光o光和e光都是传播光线在双折射晶体内部定义的，双折射晶体外没有o光和e光光轴：晶体中的一个方向，光沿此方向传播不发生双折射，且折射光遵循折射定律光轴仅代表一个特殊的方向，凡平行于此方向的直线均为光轴只有一个光轴方向的晶体称作单轴晶体，有两个光轴方向的晶体称作双轴晶体在单轴晶体内，光线的传播方向与晶体光轴构成的平面称作该光线的主平面o主平面：光轴+o光线e主平面：光轴+e光线主截面：光轴+晶体表面法线。
入射面：入射光+晶体表面在入射点处的法线o光和e光都是线偏振光o光的电矢量垂直于o主平面，振动方向始终与光轴垂直。
e光的电矢量平行于e主平面，振动方向平行于e主平面通常e光不在入射面内，即e光和o光不共面。
只有当光轴在入射面内(也即入射光在主截面内)时，入射面、主截面、o主平面和e主平面四个面重合，此时o光和e光都在入射面内。
若入射光与光轴重合，则不再发生双折射。
若入射光与光轴共面但不重合，则有折射角t e≠t o，sin t e≠si n t o，发生双折射在双折射晶体中，o光沿各个方向传播的速度相同，o光的波面为半径为球面，o光的传播方向始终垂直于波面。
e光沿各个方向的传播速度不同，e光的波面为椭球面，传播方向仅在椭球的长短轴处垂直于波面。
o光和e光沿光轴方向的传播速度相同，沿垂直于光轴的方向传播速度相差最大n e称作晶体的主折射率。
n o为恒量，n e定义为e光沿垂直于光轴方向的折射率，其数学表达式中的v e也为同一方向的传播速度n e=cv e n o=cv o正晶体和负晶体：满足v o>v e→n o<n e的称作正晶体，e光波面在o光波面之内，椭球面内切于球面，切点为长轴(2v o t)的顶点，长轴方向即光轴，短轴(2v e t)。
《光学原理与应用》之双折射原理及应用
双折射原理及应用双折射（birefringence ）是光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
它们为振动方向互相垂直的线偏振光。
当光射入各向异性晶体（如方解石晶体）后，可以观察到有两束折射光，这种现象称为光的双折射现象。
两束折射线中的一束始终遵守折射定律这一束折射光称为寻常光，通常用o表示，简称o光；另一束折射光不遵守普通的折射定律这束光通常称为非常光，用e表示，简称e光。
晶体内存在着一个特殊方向，光沿这个方向传播时不产生双折射，即o光和e光重合，在该方向o光和e光的折射率相等，光的传播速度相等。
这个特殊的方向称为晶体的光轴。
光轴”不是指一条直线，而是强调其“方向”。
晶体中某条光线与晶体的光轴所组成的平面称为该光线的主平面。
o光的主平面，e光的光振动在e光的主平面内。
如何解释双折射呢？惠更斯有这样的解释。
1寻常光（o光）和非常光（e光）一束光线进入方解石晶体（碳酸钙的天然晶体）后，分裂成两束光能，它们沿不同方向折射，这现象称为双折射，这是由晶体的各向异性造成的。
除立方系晶体（例如岩盐）外，光线进入一般晶体时，都将产生双折射现象。
显然，晶体愈厚，射出的光束分得愈开。
当改变入射角i时，o光恒遵守通常的折射定律，e光不符合折射定律。
2.光轴及主平面。
改变入射光的方向时，我们将发现，在方解石这类晶体内部有一确定的方向，光沿这个方向传播时，寻常光和非常光不再分开，不产生双折现象，这一方向称为晶体的光轴。
天然的方解石晶体，是六面棱体，有八个顶点，其中有两个特殊的顶点A和D,相交于A D两点的棱边之间的夹角，各为102°的钝角.它的光轴方向可以这样来确定，从三个钝角相会合的任一顶点（A或D）引出一条直线，使它和晶体各邻边成等角，这一直线便是光轴方向。
当然，在晶体内任何一条与上述光轴方向平行的直线都是光轴。
晶体中仅具有一个光轴方向的，称为单轴晶体（例如方解石、石英等）。
有些晶体具有两个光轴方向，称为双轴晶体（例如云母、硫磺等）。
光的双折射实验报告
光的双折射实验报告篇一：光弹实验报告光弹性应力测试实验报告指导教师：王美芹学院：班级：学号：姓名：一、实验内容与目的1．了解光弹性试验的基本原理和方法，认识偏光弹性仪；2．观察模型受力时的条形图案，认识等差线和等倾线，了解主应力差和条纹值得测量； 3．利用图像处理软件，对等倾线和等差线条纹进行处理。
二、实验设备与仪器1．由环氧树脂或聚碳酸酯制作的试件模型一套； 2．偏光弹性仪及加载装置。
三、实验原理光弹性实验主要原理是根据光的这一特性：光在各项同性材料中不发生双折射，而在各向异性的材料中发生双折射，且光学主轴与应力主轴重合。
模型材料在受力前为各向同性材料，受力后部分区域变成各向异性，然后再根据光的干涉条件可知，在正交平面偏振场中，当光程差为波长整数倍时（等差线）或者模型应力主轴与偏振轴重合时（等倾线）光的强度为零，相应地显示出来的条纹为暗条纹，而在平行平面偏振场中，根据干涉条件可知，在正交平面偏振场中的暗纹条件恰好为平行平面偏振场亮纹的条件。
然而，等倾线和等差线在一个图像上显示，难免会使图像不清晰，为了改进实验，我们在实验中把平面偏振场改为圆偏振场，这样就可以得到清晰的等倾线，它与平面偏振场的区别是在装置的模型两侧分别加了一个四分之一波片，当然了，也可以通过快速旋转正交偏振轴，快到应力模型上不同度数等倾线的取代过程用肉眼分辨不出来来消除等倾线的影响。
应力模型所使用的仪器为偏光弹性仪，由光源(包括单色光源和白光光源)、一对偏振镜、一对四分之一波片以及透镜和屏幕等组成，其装置简图1。
图1 光弹性仪装置简图S—光源L—透镜 P—起偏镜 M—四分之一波片A—检偏镜 O—试件I—屏幕光弹性实验中最基本的装置是平面偏振光装置，它主要由光源和一对偏振镜组成，靠近光源的一块称为起偏镜，另一块称为检偏镜。
当两偏振镜轴正交时开成暗场，通常调整一偏振镜轴为竖直方向，另一为水平方向。
当两偏振镜轴互相平行时，则呈亮场。
M是四分之一波片，若把四分之一波片的快慢轴调整到与偏振片的偏振轴成45o的位置，就可以得到圆偏振光场。
双折射的原理和应用
双折射的原理和应用一、什么是双折射？双折射，也被称为双光折射或双折光现象，是光在某些晶体中传播时，由于晶体的结构特性而引起的一种现象。
当光线穿过这些晶体时，会发生光线的分离，形成两个不同方向的光线，具有不同的传播速度和折射角度。
二、双折射的原理双折射现象的产生与晶体结构的对称性有关。
在对称性较高的晶体中，由于晶体内部存在两个或多个不同的折射率，光线在传播过程中会被分为两束，每束光线的传播速度和方向都不同。
对于某些晶体来说，折射率是一个标量，即无论光线入射的角度如何，折射率都保持不变。
这种晶体称为单折射晶体。
而双折射晶体则是由于晶体的结构对光具有不同的折射率，在光的传播过程中产生双折射现象。
双折射现象与晶体的结构无关，而是与晶体的对称性有关。
晶体的对称性越低，双折射现象越明显。
双折射晶体中的两束光线分别称为普通光线和特殊光线。
普通光线的传播速度较慢，折射率较大；特殊光线的传播速度较快，折射率较小。
三、双折射的应用1. 光学器件双折射现象在光学器件的设计和制造中起到重要的作用。
通过合理利用双折射晶体，可以制造出各种光学器件，如偏振片、光波导、光偏转器等。
这些器件在光通信、光传感、光学显微镜等领域有广泛的应用。
2. 偏振光传输双折射现象使得晶体可以对光进行偏振处理。
在光传输中，可以利用双折射晶体来选择性地传输特定方向的偏振光。
这种特性在光通信和光显示技术中有重要的应用。
3. 光学显微镜双折射现象在光学显微镜中也有广泛的应用。
通过使用双折射晶体，可以观察到样品中的双折射现象，从而获得更多关于样品结构和性质的信息。
4. 光学传感双折射现象在光学传感领域也有重要的应用。
通过使用双折射晶体，可以设计出各种光学传感器，用于测量光的强度、相位和偏振等参数。
这种传感器在光通信、环境监测和生物医学领域都有广泛的应用。
5. 光学调制器双折射现象可以被用于制造光学调制器，用于调控光的相位或振幅。
光学调制器在光通信和光学成像等领域有重要的应用。
《双折射现象》课件
通过利用晶体或塑料等材料制造的特殊透镜，可以实现对不同偏振状态
光的分离和操控。
02
光学通信
在光纤通信中，双折射现象可用于实现光的偏振复用，从而提高通信容
量和传输速率。通过在光纤中引入双折射效应，可以实现信号的并行传
输和信号的解调。
03
光学传感
双折射现象还可以应用于光学传感领域，如压力、温度、磁场等物理量
的测量。通过利用双折射现象对光的偏振状态的影响，可以实现对物理
量的敏感测量。
02
双折射现象的物理原理
光的波动性
光的波动性是指光在传播过程中表现出的振动特性。光波是一种横波，具有振动 方向与传播方向垂直的特性。
当光波通过某些介质时，由于介质中分子或原子对光的振动方向产生影响，导致 光波的振动方向发生变化，从而影响光的传播方向。
光的偏振
光的偏振是指光波的振动方向在某一特定平面内。自然光中 ，光波的振动方向是随机的，但在特定条件下，光波的振动 方向可以被限制在某一特定平面内。
偏振光在某些介质中传播时，其传播方向会受到介质中分子 或原子的影响，从而表现出不同的光学性质。
双折射的物理机制
双折射是指当光线通过某些晶体或其它双折射介质时，光波会分裂成两 个偏振方向相互垂直、传播速度不同的光线，这种现象称为双折射。
双折射现象在光学通信和信息处理中有重要的应用，如光子晶体光纤、量子通信等，利用双折射现象可 以实现高速、大容量的信息传输和处理。
双折射现象的研究趋势与展望
探索新型双折射材料
随着科技的发展，新型材料的不断涌现，探索具有更高双折射 系数、更稳定的新型双折射材料是未来的研究趋势之一。
深入研究双折射机制
目前对双折射机制的理解还不够深入，未来需要进一步深 入研究光与物质相互作用机制，揭示双折射现象的本质。
大学物理03双折射现象
对于主截面和入射面重合的情况，o光、e光都在入 射面内，并且o光垂直于主截面，e光平行于主截面。 在晶体内，振动方向垂直于主平面的光称为o光。
在晶体内，振动方向平行于主平面的光称为e光。
注意：我们所说的o光和e光是对晶体而言的。只有在
晶体内才可以说o光和e光。在离开晶体后它们就只有 振动方向的区别，而无o光和e光的区别了，这时只能 说它们是振动方向不同的两束线偏振光。
12
• 渥拉斯顿棱镜
两块直 角方解 石光轴 相互垂 直，如 图：
D O C
• ••
A
O
• •e
•e
B
•
光从光密到光 疏折射光要偏 离法线。
方解石 ne 1.4864 no 1.6584
二寻常光和非常光另一条折射光不服从折射定律沿各方向的光的传播速度不相同各向折射率不相同并且不一定在入射面内传播这一条光称为非常光简称在双折射晶体内存在一个固定的方向在该方向上o光e光的传播速度相同折射率相同两光线重合
双折射现象
1
一、双折射现象
例如：白纸上涂一个黑点，将方解石放在 纸上，可观察到两个黑点，旋转方解石， 一个黑点不动，另一个黑点旋转。
Ve主 V0
在棱镜BCD中，传播的 O光和e光波面与入射面 相截成两个同心圆。
O 光振动垂直
于光线和光轴 组成的平面。
O
•e
e
光振动平行于光线和 光轴组成的平面。
13
• 尼克尔棱镜
原理：把自然光分成寻 常光和非寻常光，然后 利用全反射把寻常光反 射到棱镜侧壁上，，只 让非寻常光通过，从而 获得一束振动方向固定 的线偏振光。 加工后将两块方解石用 加拿大胶粘合起来， 对于o光 对于e光
光的双折射
90 A 48
68
B
加拿大树胶 D
e光
O光
C
no 1.658 ne 1.486 n胶 1.55
尼科耳棱镜可用于起偏和检偏
0 90
3.O光和e光的偏振态
（1）晶体的光轴 在方解石这类晶体中存 在一个特殊的方向，当 光线沿这一方向传播时 不发生双折射现象
分类： 单轴晶体 双轴晶体
102 A 光轴102 102 Nhomakorabea78
78
78
D 光轴
（2）晶体的主截面 当光在一晶体表面入射时，此表面的法线与光
轴所成的平面.
(3)光线的主平面： 折射光与光轴构成的平面
不遵守折射定律，一般不在入射面内
sin i
sin
ne
恒量
实验证明： O 光和e光均为偏振光.
A
B
o
e D
C
oe
2.产生双折射的原因
晶体的各向异性
寻常光线:在晶体中各方向 上传播速度相同.
nΟ
c vΟ
常量
光轴
非常光线:晶体中各方向 上传播速度不同,随方向
ve
vO
改变而改变.
ne
c ve
ne 为主折射率
A
M
68
C
N
将端面与一邻边的夹角由710磨制为680, 用加拿大树胶粘合两个剖面
自然光
22 方解石
no 1.65 ne 1.48 加拿大树胶：n=1.53
在加拿大树胶与方解石的分界面上，o光从光密到 光疏，入射角为770，超过发生全反射的临界角，发 生全反射而被涂黑的底边吸收，e光不会发生类似情 况。由此达到起偏目的。
o光振动 它的主平面 一般，二者主平面不重合
第三节 光的双折射
晶体的光轴：
光线沿晶体内某个特殊方向传播时，不产生双折射现象，这 个方向称为晶体的光轴。
单轴晶体：只有一个光轴的晶体。 双轴晶体: 有两个光轴的晶体。
如方解石、石英、红宝石等。 如云母、硫磺等。
石英
红宝石
方解石
云母
光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴；几何光学中透镜的 光轴指通过透镜中心的直线。
光轴在入射面时,该入射面就称之为主截面。此时o 光主平面和e 光主平面重 合,此时o光振动和e 光振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小， 故可认为o光振动和e 光振动仍然相互垂直。
晶体偏振器
1.尼科耳棱镜
• • 90
48
no (1.658) n(1.55) ne (1.486)
22
••
负晶体： ve vo (ne no )
e光的波面是扁椭球。
正晶体
o光 负晶体
主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面. 光轴与 o 光构成的平面叫 o 光主平面. 光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面.
·
光轴
o光·
o 光的 主平面
e 光的
光轴
e光
主平面
(o光振动垂直o 光主平面)
(e 光振动平行于e 光主平面)
s 如：方解石、石英、电气石、红宝石等。
寻常光和非常光 两折射光线中，一条遵从折射定律，称为寻
常光，简称o光；
另一条一般不在入射面内，其传播速度随 入射光方向的不同而变化，不遵从折射定 律，这条折射光称为非常光，简称e光。
方解石
R2
R1
n1 i
n2
o
e
e光
o光
o光和e光只有在双折射晶体的内部才有意义； 两者都是线偏振光。
第5章-光的双折射及应用精品PPT课件
图5.1.3 非极化光进入各向异性晶体方解石后 将发生双折射，产生相互正交偏振的寻常光(o)
和非寻常光(e)，以不同的速度传播
光子学与光电子学 原荣 邱琪
方解石 晶体的双折射
101 . 92 o 主截面
入射光
E //
非寻常光 e
78 .08 o
o
E
寻常光
光轴 (在该页 纸平面内)
• 方解石是一种负单轴晶体，沿一定的晶体平面把 晶体切成菱面体，晶面是一个平行四边形（相邻 两角的角度是78.08o和101.92o），包含光轴并与 一对晶体表面垂直的方解石菱晶平面叫主截面。
图5.1.4 入射光与光轴方向不同出现两种不 同的情况
光子学与光电子学 原荣 邱琪
e光和o光 的波前
非偏振光
光轴
（a）入射光与光轴平行，不发生双折射， 也没有速度差
o光 的波前
非偏振光
e光 的波前
o光 的波前
非偏振光
e光 的波前
光轴
（b）入射光与光轴垂直，不发生双折射， 但又速度差
非偏振光
光轴
（c）入射光与光轴成一定角度， 发生双折射，并有速度差
• 在单轴晶体中，两个正交的偏振光称为寻常光（o） 和非寻常光（e）。寻常光在所有的方向具有相同 的相速度，它的表现就像普通的电磁波，电场垂 直于相速度传输的方向。非寻常光的相速度与传 输方向和它的偏振态有关，而且电场也不垂直于 相速度传输的方向。
• 利用双折射可制成偏振分束器（PBS）。
光子学与光电子学 原荣 邱琪
• 通常，双色性取决于光的波长，例如铝硼矽酸盐 晶体对寻常光的吸收比对非寻常光的吸收更强。
光子学与光电子学 原荣 邱琪
5.1.5 光纤双折射效应
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1、双折射现象 当一束光在晶体的表面折射时， 当一束光在晶体的表面折射时，在晶体内可产 生两束折射光。这就是双折射现象。 生两束折射光。这就是双折射现象。
e
o o
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寻常光（ 和非寻常光（ 2、寻常光（o光）和非寻常光（e光） 如果将光束正入射在方解石上， 如果将光束正入射在方解石上，并将方解石围绕 着入射光束旋转，则发现其中一光束不动， 着入射光束旋转，则发现其中一光束不动，而另一光 束跟着旋转一周。 束跟着旋转一周。 在两折射光束中 有一束光遵守普通的折射定律，称为寻常光 有一束光遵守普通的折射定律， 遵守普通的折射定律 (o光 (o光)。
一个晶面 102o 钝隅 102o
78o
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1、光轴 晶体内存在一个特殊方向， 晶体内存在一个特殊方向，当光在晶体中沿此方 向传播时，不发生双折射现象， 向传播时，不发生双折射现象，此特殊方向称为晶体 的光轴。 光轴。 方解石光轴方向是从它的一个钝隅所作的等分角 方解石光轴方向是从它的一个钝隅所作的等分角 即它与钝隅的三条棱边成等角。 线。即它与钝隅的三条棱边成等角。 注意： 注意：光轴不是指一条特定的 直线，而是一特定的方向 特定的方向。 直线，而是一特定的方向。凡 是与此方向平行的直线方向均 为光轴方向。 为光轴方向。
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光轴 Ve
Vo
o光的子波面
光轴
e光的子波面
e光的子波面
e光沿各个方向传播速度不同。沿光轴方向的传播速度与o光 光沿各个方向传播速度不同。沿光轴方向的传播速度与o 一样也是V 垂直于光轴方向的速度是V 一样也是Vo；垂直于光轴方向的速度是Ve。 经∆t后，e光的子波面是绕光轴方向旋转的椭球面。在光轴方向， 光的子波面是绕光轴方向旋转的椭球面。在光轴方向， 在垂直光轴方向，半径为V 半径为 Vo∆t ；在垂直光轴方向，半径为Ve∆t.
其中n 叫作晶体的主折射率. 其中n0 ，ne 叫作晶体的主折射率. • 在各向异性的晶体内，传播速度既和振动方向( 在各向异性的晶体内，传播速度既和振动方向(指 o，e)有关，又和传播方向(是否沿光轴)有关。 e)有关 又和传播方向(是否沿光轴)有关。 有关， • e光不满足普通的折射定律，但仍然把ne 叫作它的 光不满足普通的折射定律，但仍然把n 折射率。但此时n 不再是常数。 折射率。但此时ne不再是常数。
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但是，如果将光束射向各向异性的晶体中时， 但是，如果将光束射向各向异性的晶体中时，例如 将一束光投向方解石（冰州石）， ），透过方解石的光则 将一束光投向方解石（冰州石），透过方解石的光则 有两束。 有两束。 所谓各向异性，是指晶体的物理性质与方向有关。 所谓各向异性，是指晶体的物理性质与方向有关。 各向(同)异性的微观本质 各向( 若组成固体的晶粒在空间的取向是无规则的， 若组成固体的晶粒在空间的取向是无规则的，就 无规则的 表现出各向同性 若组成固体的晶粒在空间有一定的 各向同性； 表现出各向同性；若组成固体的晶粒在空间有一定的 取向，就表现出各向异性 各向异性。 取向，就表现出各向异性。
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3、正晶体和负晶体 在垂直于光轴的方向上 负晶体 正晶体 ∵ Ve >Vo ∵ Vo ＞ Ve e光的波面在o光波面外。 光的波面在o光波面外。 e光的波面在o光波面内。 光的波面在o光波面内。
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光轴 e光 光
光轴
o光 光 负晶体
正晶体
o光和e光的子波面在光轴方向上相切；在垂直光轴方 光和e光的子波面在光轴方向上相切； 向上，两波面相距最远。 向上，两波面相距最远。
sin i n2 = = 常数 sin γ n1
不管入射光束方位如何， 光总在入射面内。 不管入射光束方位如何，o光总在入射面内。
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另一束光不遵守普通 另一束光不遵守普通 的折射定律， 的折射定律，称非常光 (e光 (e光)。
o
e
o
sin i n2 = ≠ 常数 sin γ n1
o光在各个方向上的传播速度相同：因而 n o = c v o = 常数 光在各个方向上的传播速度相同： e光在各方向上的传播速度不相同： 因而 n e = c v e ≠ 常数 光在各方向上的传播速度不相同：
首 页 上 页 下 页退 出
沿光轴方向
c V e = Vo = no
沿垂直光轴方向
c Ve = ne
首 页 上 页 下 页退 出
光和e 2、o光和e光的子波面 各向同性媒质中， 在各向同性媒质中，一子波源发出的波沿各方向的传 播速度均为V 播速度均为V＝c/n ，经∆t后，形成的波面是一个半径为 的球面。 V∆t的球面。 o光的子波面 o光在单轴晶体中的传播规律与在各向同性媒质中 一样。 一样。 因此， 光的子波面是球面。 因此，o光的子波面是球面。经∆t后，形成的波面 是一个半径为V 的球面。 是一个半径为Vo∆t的球面。
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2、主平面 晶体中任何一条折射线与光轴所组成的平面叫做晶 体的主平面。 体的主平面。 晶体中有两种主平面， 晶体中有两种主平面，即o光和e光的主平面。 光和e光的主平面。 o光和e光都是线偏振光，且： 光和e光都是线偏振光， o光的振动方向垂直于自己的主平面； 光的振动方向垂直于自己的主平面； 光的振动方向平行于自己的主平面。 e光的振动方向平行于自己的主平面。
14.5.2 晶体的光轴与光线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主平面
能产生双折射的晶体是非立方晶系的晶体。 能产生双折射的晶体是非立方晶系的晶体。 如方解石、石英、电气石、红宝石等。 如方解石、石英、电气石、红宝石等。 方解石(冰洲石CaCO 方解石(冰洲石CaCO3）
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天然方解石晶体的外形为平行六面体， 天然方解石晶体的外形为平行六面体，每个表面 都是平行四边形(或菱形), ),锐角为 都是平行四边形(或菱形),锐角为 78o8’ ≈ 78o 52’ 钝角为 101o52’ ≈ 102o 六面体共有8个顶角，其中2个由三面钝角组成( 六面体共有8个顶角，其中2个由三面钝角组成( 称为钝隅) 而其余6 称为钝隅)；而其余6个则由一个钝角和两个锐角 组成。 组成。
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14.5.3 *用惠更斯原理解释双折射现 象 发生双折射现象，主要是因为晶体的物理性质是各 发生双折射现象，
向异性。 与方向有关， 向异性。晶体中的介电常数εr与方向有关，因而光在 晶体中的传播速度 v = 1 εµ ( n = c v = ε r µ r ) 与光的传 播方向有关,从而光在介质中的折射率与方向有关。 播方向有关,从而光在介质中的折射率与方向有关。 1、双折射中的速度特征
§14-5 光的双折射 1414.5.1 双折射现象 寻常光和非常光
当一束光投射到两种媒质的交界处， 当一束光投射到两种媒质的交界处，一般只能看到 一束折射光，折射定律为： 一束折射光，折射定律为：
sin i / sin γ = 常数
且入射线、法线、折射线在同一平面内， 且入射线、法线、折射线在同一平面内，这是光在 各向同性均匀媒质中的折射现象。 各向同性均匀媒质中的折射现象。 例如光从空气射向水、玻璃、或呈熔融态的石英时。 例如光从空气射向水、玻璃、或呈熔融态的石英时。
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晶体(固体) 晶体(固体)的各向异性 云母只容易沿一个平面劈开； 例：云母只容易沿一个平面劈开； 结晶的石墨在每两个相对面之 间并不具有相同的电阻。 间并不具有相同的电阻。 镍晶体只在一个确定的方向上 容易被磁化。 容易被磁化。 能产生双折射的晶体是非立方晶系的晶体。 能产生双折射的晶体是非立方晶系的晶体。 如方解石、石英、电气石、红宝石等。 如方解石、石英、电气石、红宝石等。
光轴 O 主 平 面 光 轴 e 主 平 面
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3、主截面 如果某入射面与光轴共面， 如果某入射面与光轴共面，则该入射面就称之为主 截面。 截面。 若入射面为主截面， 光的主平面重合， 若入射面为主截面，则o光、е光的主平面重合， 此时ο 光的振动方向互相垂直。 此时ο、е光的振动方向互相垂直。
即使入射角为0 折射角也不等于0 而且e 即使入射角为0，折射角也不等于0，而且e光往 往不在入射面内。 往不在入射面内。 •注意： o光和e光只有在双折射晶体的内部才有意 注意： 光和e光只有在双折射晶体的内部 晶体的内部才有意 注意 义。 o光和e光都是线偏振光。 光和e光都是线偏振光。
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钝隅
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单轴晶体和多轴晶体 一般晶体只有一个光轴，称为单轴晶体， 一般晶体只有一个光轴，称为单轴晶体，例如冰 洲石、石英、红宝石等； 洲石、石英、红宝石等； 也有些晶体有两个光轴或更多的光轴，它们称为 也有些晶体有两个光轴或更多的光轴， 双轴晶体或多轴晶体， 如云母、硫磺、兰宝石等。 双轴晶体或多轴晶体， 如云母、硫磺、兰宝石等。 我们只讨论单轴晶体。 我们只讨论单轴晶体。
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