光通过单轴晶体时的双折射ppt课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.3,光通过单轴晶体时的双折射现象,e,光,晶体的截面,晶体绕入射光方向旋转,寻常光,(O,光)不动,非常光(,e,光)随着晶体旋转.,一、晶体的双折射现象,O,光,单色自然光,一束单色自然光垂直入射于晶体的表面,进入晶体后,变为两束光,.,播放,1,产生双折射原因,双折射,象,折射现,双,折射现,1,、双折射现象,方解石晶体,CaCO,3,纸面,方解石晶体,实物照片,用眼睛观看发光点，会看到,两个像点,，透过方解石晶体，纸面上的字成了的,双字,播放,2,自然光进入各向异性晶体中，光线怎样传播？,两束折射光,服从折射定律寻常光线,ordinary ray,O,光,不服从折射定律异常光线,extra,e,光,不服从折射定律指的是,折射光线一般不在入射面内；,不遵守折射定律，折射率（传播速度）和入射光线在晶体内的方向有关。,O,光、,e,光仅在晶体内部有意义,O,光和,e,光,非常光,(,extraordinary light,e,光,):,当,o,光和,e,光的主平面相互平行时,两光的振动面互相垂直.,对于,e,光,沿垂直于光轴的方向的折射率称为主折射率,记为,n,e,.,(1),是振动面平行于自己的主平面的线偏振光,;,(2),一般不符合折射定律,在垂直于光轴的方向,(3),沿不同的方向折射率不同,传播速度不同,.,传播时符合折射定律,.,沿光轴的方向折射率和速度与,O,光相同,.,寻常光（,ordinary,light,O,光）：,(1),是振动面垂直与自己的主平面的线偏振光,;,(3),沿各个方向折射率相同,传播速度相同,.,(2),符合折射定律和反射定律,;,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,光,光,当方解石晶体旋转时，,o,光不动，,e,光围绕,o,光旋转,双,折,射,纸面,方解石,晶体,用检偏器检验,O,光和,e,光,问题：,(1)e,光在晶体内的传播方向？,3,、,O,光和,e,光偏振态,振动方向垂直,（条件见后）,均是偏振光,(2)o,光,e,光的振动方向？,不发生双折射,二、光轴与主截面,1,、光轴,（特殊方向）,注意：,在晶体内光轴是一个方向,实验上怎么操作呢？令入射表面垂直光轴，光线沿光轴方向入射，光线在晶体内部传播不发生双折射。,实验中改变入射光的方向，发现在晶体中存在特殊方向，光在晶体中沿这个方向传播时不发生双折射，该特殊方向称为晶体的光轴,方解石,空气,光轴方向,晶体轴,方解石晶体的光轴（方向）,788,三个角度均为,10152,的顶点称为,钝隅,788,10152,两钝隅连线方向为,光轴方向,单轴晶体,（,uniaxis,crystal,）,只有一个光轴方向：,方解石,(,冰洲石,),、石英,（,quartz,）,、红宝石,云母,（,mica,）、,蓝宝石,（,sapphire,）,、黄玉,人工拉制单轴晶体、,ADP(,磷酸二氢氨,),、铌酸锂,(LiNiO,3,）,双轴晶体,（,biaxis crystal,）,有两个光轴方向：,方解石,光轴,2,、主平面,e,o,一般情况下，,o,光和,e,光的主截面,不重合，但夹角很小,晶体的主平面：,单轴晶体中包含晶体光轴和一条给定光线的,平面,O,光的,主平面,e,光的,主平面,o,光主平面：,过,o,光线和晶体光轴的平面,e,光主平面：,过,e,光线和晶体光轴的平面,光轴在入射面内,的特殊情况下,实验和理论,都指出：,o,光和,e,光的主平面和晶体的主平面重合,我们讨论的情况,给定一束入射光,e,光主平面,o,光主平面,o,光和,e,光都是线偏振光，其振动方向如何？,3,、,o,光和,e,光的振动方向,o,光轴,光轴,e,o,光的振动垂直,o,光的主截面,e,光的振动在,e,光的主截面内,光轴在入射面内时，两条光线的,主截面,就是,入射面,用检偏器检验知,两光偏振方向垂直,o,光的振动垂直入射面,e,光的振动在入射面内,入射光,的,振动方向,入射光,的,振动面,晶体,的,主截面,三、,o,光和,e,光的相对光强,O,O,B,B,A,B,B,O,O,1,、,自然光入射发生双折射,设入射光强为,I,，振幅为,A,2,、,线偏振光,垂直,入射发生双折射,A,o,A,e,在晶体中,在晶体外,射出晶体后，两束光无,o,光,e,光之分,为,e,光传播方向与光轴的夹角,讨论：,当晶体绕入射光方向旋转时，,两束光的相对光强不断变化,o,光强度最大,e,光完全消失,o,光完全消失,e,光强度最大,扩大入射光束使两束光相互重叠，由于,无论晶体怎样转动，,重叠部分光强度不变,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,晶体绕入射光方向旋转时,两束光的相对光强不断变化,O,O,入射光振动面,晶体主截面,v,e,：与光轴垂直,4,、,o,光和,e,光的主折射率,（仅讨论单轴晶体）,两个主折射率,光轴,o,光的主折射率,v,o,：,o,光在晶体中的传播速度,e,光的主折射率,v,e,：,e,光在晶体中垂直于光轴方向的传播速度,e,光在晶体中的传播速度与传播方向有关，,v,e,取,垂直于光轴的特殊方向,n,e,n,o,（,v,e,v,o,）：正晶体，如石英,n,e,n,o,（,v,e,v,o,）,：负晶体，如方解石,偏振光的最普遍的来源之一,是从电介媒质,反射,这一个无所不在的过程。,来自窗玻璃、纸张或秃头上的反光,，电话机面盘上、弹子球或者书皮封套上的光泽，,一般都是部分偏振的。,这个效应是,马吕斯,在,1808,年开始研究的。巴黎科学院悬赏征求双折射的数学理论，马吕斯就着手研究这个问题。一天傍晚，他站在家中的窗户旁边研究方解石晶体。当时夕阳西照，,夕阳的象从离他家不远的卢森堡宫的窗户上反射到他这里来。,小 故 事,他拿起了晶体，通过它,观察反射来的阳光,。使他感到意外的是当转动方解石时，双象中的一个象消失了。太阳下山之后，,夜里他继续用从水面上和玻璃面上反射回来的烛光来核实他的观察。,用一支蜡烛和一片玻璃试一试，把,玻璃放在,P,56,时效应最显著。,但在近掠射时，,两个象都很明亮，无论怎样转,动晶体，哪个象都不会消失。,马吕斯显然很幸运，站在对着,宫殿窗户的一个好角度上。,