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光学大杂烩

晶体的折射

时间:2020/8/16 13:16:02   作者:郑士利   来源:正势利   阅读:144   评论:0
内容摘要:双折射(birefringence)是指一条入射光线产生两条折射光线的现象。将一块冰洲石(透明的方解石)放在书上看,它下面的线条都变成双影。双折射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。光在非均质体中传播时,其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变,其折射率值不止一个;光波入射非均质体,除特殊方...

        双折射(birefringence)是指一条入射光线产生两条折射光线的现象 。将一块冰洲石(透明的方解石)放在书上看,它下面的线条都变成双影 。

        双折射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。光在非均质体中传播时 ,其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变,其折射率值不止一个;光波入射非均质体,除特殊方向以外 ,都要发生双折射,分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光,此现象即为双折射 。


中文名   双折射    

外文名   birefringence

学    科  光学

特    征   一条入射光线产生两条折射光线

存在于    晶体

有    关   光波的偏振方向


简介:晶体介质的折射率与光波的偏振方向有关,是各向异性的。科学家早就发现,一束入射光波在方解石(碳酸钙晶体)中分解成两束偏振方向互相垂直、折射角不同的光波。这种现象称为双折射。在各种晶体中普遍存在双折射现象。

理论诠释:冰洲石的两条折射光线中,一条光遵守普通的折射定律,称作寻常光(或o光);另一条光不遵守普通的折射定律,称作非常光(或e光。在冰洲石内,寻常光的传播速度与传播方向无关,是一个常量;非常光的传播速度则是与传播方向有关的变量。冰洲石内有一个特殊的方向,非常光沿这个方向传播的速度等于寻常光的速度。这个方向称作冰洲石的光轴。冰洲石的六个表面都是相同的菱形时,两个钝隅的连线便是光轴。

双折射现象的明显例子是方解石。透过方解石的菱面体就可以看到明显重影。

产生双折射现象可作如下解释:自然光射到冰洲石上的每一点,都会在冰洲石内产生两种子波:一种是球面波;另一种是以光轴为旋转轴的旋转椭球面波。根据惠更斯原理,子波的包络面便是新的波面。因此,两种子波便有两种波面,即有两种折射光。平行光斜入射到冰洲石的表面上,光轴在入射面内,射到A点的光在冰洲石内产生两个子波面(球面和旋转椭球面);射到B点的光晚到一些,产生的两个子波都小一些;这时射到C点的光刚到达冰洲石表面。作这些子波的包络面CE和CF,则AE和AF就分别是A点产生的寻常光和非常光。

寻常光和非常光都是线偏振光。冰洲石内光线和光轴构成的平面称作主平面。寻常光的振动(电场强度)垂直于寻常光的主平面;非常光的振动(电场强度)则在非常光的主平面内。

类型:

永久双折射

各向异性透明晶体如方解石、石英等的折射率,是其固有的特性,称为永久双折射。

暂时双折射

有些物质(如玻璃、塑料、环氧树脂)通常是不发生双折射的,但当它们内部有应力时就会出现双折射现象 。还有些不发生双折射的物质(如硝基苯、钛酸钡),在电场的作用下会出现双折射,这种现象称为暂时双折射或人工双折射。



有些透明媒质,如玻璃、水、肥皂等,不论光沿哪个方向,传播速度都是相同的,媒质只有一个折射率,这样的媒质称为光学各向同性媒质

同时还存在另一类媒质,主要是透明晶体物质,如方解石(化学成份是CACO3)、石英、云母、硫磺等,光在其中传播时,沿着不同方向有不同的传播速率,这样的媒质称为光学各向异性媒质

光在晶体中的双折射现象就是光学各向异性的表现。


晶体的折射

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