(物理光学)第十五章_晶体光学基础

两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻
常光（o光）；另外一束一般不遵守折射定律，称
为非寻常光（e光）。 说明：1〕o光和e光与晶体密不可分
2〕折射定律的含义
折射定律有两个含义：
A. 折射角的关系，B. 入射光线和折射光线与法线同在一个平面。
二、晶体特性 方解石晶体（Calcite--CaCO3） 顿隅
§15－2 光在晶体中的传播
一、晶体(Crystal)的双折射(Birefringence)现象
1. 双折射现象
光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互 垂直振动矢量的光的折射率不同而产生两束折射 光，这种现象称为双折射 (Double Refraction)。
2. 寻常光（Ordinary light, o光）和非寻常光 （ Extraordinary light ,e光）
主截面(Principal section)： 光轴和晶体表面法线 (Normal line)组成。 n
n
当入射光在主截面内时，o光e光主平面均为主截面。 光线在一般情况下入射晶体， o光和e光是不同面的。
3．晶体的分类（Types of crystal）： • 各向同性晶体（Isotropic crystal）：不产生双折 射现象。如：NaCl • 双折射晶体（Anisotropic crystal）：
单轴晶体（Uniaxial）：只有一个光轴方向的 晶体。如：方解石(Calcite)、石英 (Quartz)。
双轴晶体（Biaxial）：有两个光轴方向的晶体。 如：云母(Mica)等。
4．单轴晶体中波的传播： z (光轴)
y x
晶体中的波面
5．正负晶体： Vo Ve时为正晶体(Positive crystal)； 为负晶体(Negative crystal)。
1、光轴(Optical axis)：
在双折射晶体中存在一个特殊的 方向，当光束在这 个方向传播时不发生双折射，此方向称为晶体 的光轴。 在光轴方向上，o 光和 e 光都遵守折射定律。而且： no=ne
2、主平面(Principal plane)和主截面(Principal section)：
主平面：光线和光轴所组成的平面。 o光主平面：o光和晶体光轴组成的面为o主平面。 o光振动方向垂直于o主平面。 e光主平面：e光和晶体光轴组成的面为e主平面。 e光振动方向平行于e主平面。
图2-b）、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 （光轴垂直于入射面）
ห้องสมุดไป่ตู้
光轴
optical axis
O E
AA
AA
O’
oe
图1-b-1)
o e
E’
光线垂直入射时的双折射现象 (晶体表面平行于光轴)
入射光(Incident ray) 光轴
optical axis
AA
AA
O’
O
E
o e
o
e
图1-b-2） 光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴)
图2-a） 光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 （光轴在入射面内）
入射光(Incident ray)
AA
O 光轴
AA
O’
optical axis
E
o e
图1
光线垂直入射时的双折射现象
o e
E’
入射光(Incident ray)
AA
光轴
AA
O’ E’
optical axis O
E
oe
图1-a)
o e
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面垂直于光轴)
入射光(Incident ray)
o光 e光 光轴
Vo Ve时
e光
o光
Optical axis
正晶体：no ne，e光波面（椭球面）在o光波面（球面）之内。 负晶体：no ne，o光波面（球面）在e光波面（椭球面）之内。
三、用惠更斯原理解释双折射现象 图1、光线垂直入射时的双折射现象 a)晶体表面垂直于光轴 b)晶体表面平行于光轴 图2、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象 a) 光轴在入射面内 b) 光轴垂直于入射面