晶体的双折射现象剖析.ppt

一.尼科耳棱镜 当两束光射出晶体面， 1、四分之一波片 (1)定义：能使o光和e光的光程差等于 的晶片称四分之一波片 (2)四分之一波片的厚度 正晶体 (3)作用：产生附加位相差， ，平面偏振光经 1/4波片后，出射光是正椭圆偏振光 2、半波片 能使o光和e光的光程差等于 奇数倍的晶片，称半波片，其厚度 线偏振光垂直入射到半波片而透射后，仍为线偏振光。 如果入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射光仍为线偏振光，振动面从原来的方位转动2θ角，振动方向从一三象限转到二四象限。 半波片常用于改变或调整线偏振光的振动方向。 3、补偿器 （1、为什么要使用补偿器？ 上述检验椭圆偏振光的实验中，若不用补偿器，必须事先知道 片的光轴方向，而且在实验过程中，必须使 的光轴精确地平行于椭圆的主轴（ ），这是很难办到的。为了克服这些困难，比较好的方法是采用补偿器。因为任何位置的椭圆可认为是由两个互相垂直的振动在位相差 的情况下合成的。要使这种椭圆偏振光变成平面偏振光，则应另行设法引进可以任意变更的位相差 作为补偿，目的是使 与 ，的总和等于o或 。 （2、巴俾涅补偿器 由两块光轴互相垂直的楔形石英组成，上楔中o光进入下楔，变为e光；…… 分别是光在上楔和下楔通过厚度 缺点：必须用极窄的光束。对于宽光束，互补偿器不同位置，位相差不同。 （3、索列尔补偿器 上楔可以左、右移动，从而改变d1厚度，可以用宽光束。 1、放玻璃板时看到一个字。 玻璃是各向同性介质。 光射到各向同性介质的表面时它将按折射定律向某一方向折射，这是一般常见的折射现象。 2、放方解石晶体时看到两个字？ 方解石是各向异性晶体，一束光射到各向异性介质中时，折射光将分为两束。 一. 双折射的概念 1.双折射现象 一束光线进入某种晶体，产生两束折射光叫双折射. · · · 方解石 o e e ? ? o · · · n1 n2 i ro re (各向异 性媒质) 自然光 o光 e光 2.寻常光(o光)和非寻常光(e光) o光 : 遵从折射定律 e光 : 一般不遵从折射定律 e光折射线也不一定在入射面内. o光与e光均为线偏振光 3. 晶体的光轴 当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。 例如，方解石晶体(冰洲石) 光轴是一特殊的方向,凡平行于此方向的直线均为光轴. A B 光轴 102° 单轴晶体：只有一个光轴的晶体。如方解石、石英、 红宝石等。 双轴晶体：包含两个光轴的晶体。如云母、蓝宝石、 结晶硫磺等。 主截面：包含晶体光轴与界面法线的平面 主平面：包含光轴及所考察光线的平面 说明：主截面的方位由晶体自身特性决定，且始终垂直于晶体的表面； 一般情况下, o主平面与e主平面是不重合的。 4 单轴晶体中的主截面与主平面 法线 主平面 主平面 光轴 主截面 自然光 晶体 主截面与主平面 ? 光轴 光轴 e光是光矢量与e主平面平行的线偏振光. 当光轴在入射面内时，主截面、o主平面、e主平面都重合。 o光 ? ? ? 法线 e光 法线 ? ? ? o光 e光 实验表明: o光是光矢量与o主平面垂直的线偏振光. 在单轴晶体中，o光子波的波面为球面，因而沿各个方向的传播速度相等；e光子波的波面为旋转椭球面，因而沿各个方向的传播速度不相等；两个波面在晶体的光轴方向相切，因而任何子波沿光轴方向的传播速度相同，不发生双折射现象。 双折射现象的理论解释 单轴晶体中的波面——惠更斯假设 (a) 正晶体 光轴 vo ve (b) 负晶体 光轴 ve vo 正晶体 : ne no 负晶体 : ne no 子波源 vo?t ve?t 光轴 vo?t ve?t 光轴 正晶体 (vo ve) 负晶体 (vo ve ) ? ? 子波源 (ve vo) (ve vo) e光: n0 ，ne称为晶体的主折射率 正晶体 负晶体 几点说明： 1、以上讨论的是自然光入射情形，双折射总是存在的； 2、若入射的光是线偏振光，当偏振方向垂直入射面，则在晶体中只能引起o光的次波波面，折射光只有o光； 3、若入射的光是线偏振光，当偏振方向在入射面内，则在晶体中只能引起e光的次波波面，折射光只有e光； 4、当入射线偏振光的振动方向为斜向时，才有双折射