在單軸晶體中

§5.4光在晶體中的波面一.單軸晶體中的波面1.在各向同性介質(zhì)中，點(diǎn)光源的波陣面是球面，單軸晶體中，o光的波面也是球面。2.在單軸晶體中，e光的波面是以光軸為轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)橢球面.即:e光沿各個(gè)方向的速度不同，沿光軸方向的速度也為νO；沿垂直于光軸方向的速度與vo差別最大，以νe表示；沿其它方向的光速介于νo與νe之間。3.把o光、e光在單軸晶體內(nèi)的波面畫(huà)在一起，則兩個(gè)波面在光軸方向處相切。（如圖）(a)有兩種類(lèi)型的雙折射晶體⑴Vo>Ve，(垂軸之間的e光波速為Ve),則稱

正晶體,以石英代表，在正晶體內(nèi)，橢球波面內(nèi)切于球面波面之內(nèi)。⑵vo<ve,稱負(fù)晶休，以冰洲石（方解石）為代表，在負(fù)晶體內(nèi)，橢球波面外切于球面波面之外?！?.5光在晶體中的傳播方向

一.單軸晶體內(nèi)o光與e光的傳播方向：如作圖法：惠更斯作圖法步驟(有五步):⑴.畫(huà)出平行的入射光束，標(biāo)出兩邊緣光線與晶體界面的交點(diǎn)（A、D）⑵.由光到晶體界面的交點(diǎn)（如A點(diǎn)）作另一邊緣入射光線的垂線（AB），它便是入射線的波面（平面波的波面），求出B到D的時(shí)間

（C為真空或空氣中光速）⑶.以A為中心，先以voΔt為半徑，（Vo為o光在晶體中的光速）作半圓（實(shí)際上是半球面亦即o光的次波面）；再作與它在光軸方向相切的半橢球面，令其另一個(gè)半長(zhǎng)軸為voΔt，此半橢球面即為e光的次波面。

⑷從D點(diǎn)分別作o光、e光次波面的切面（包絡(luò)面）就是o光和e光折射線的波面，這樣得到兩個(gè)切點(diǎn)O和E。⑸從A點(diǎn)連接到切點(diǎn)o、E的方向，便分別是o光和e光折射線的方向，（作圖法我們選擇晶體的主截面作為入射面）討論幾個(gè)有重要實(shí)際意義的特例:二.單軸晶體的主折射率1.晶體對(duì)o光的折射率no:2.e光折射率：在光軸垂直于入射面的特殊情況下，e光也遵從折射定律，真空中的光速c與e光在垂直于光軸方向的傳播速度Ve之比

叫做晶體對(duì)e光的主折射率。3.no

ne

均稱為單軸晶體的主折射率正晶體：no<

ne

（νo>νe)負(fù)晶體：no>ne

（νo<νe)兩個(gè)主折射率之差（ne-no）稱為最大雙折射率.§5.6偏振元件一.尼科耳棱鏡1.構(gòu)造：沿著與晶體主截面垂直的方向?qū)⒎浇饷媲谐蓛蓧K直角棱鏡，剖面磨成光學(xué)平面，再用加拿大橡膠粘合起來(lái)便做成一個(gè)尼科耳棱鏡。2.作用：只讓e光通過(guò)，且e光的偏振方向在主截面內(nèi)，這種棱鏡叫尼科耳棱鏡。3.使用時(shí)注意：為保證讓o光全反射，只讓e光通過(guò)，則入射光在第一端面上的入射角不得大于15o。(如下圖)4.存在缺點(diǎn)：①制造時(shí)加工困難，價(jià)格昂貴。②不適用于會(huì)聚或發(fā)散光束，只適用于平行入射光。③出射光對(duì)入射光要發(fā)生側(cè)向位移，給測(cè)量帶來(lái)困難，④不適用對(duì)紫外線研究二.沃拉斯頓棱鏡1.構(gòu)成（如圖）：由兩塊方解石磨制的直角三棱鏡構(gòu)成，兩者光軸方向互相垂直，且光軸都平行于前后通光面。2.作用：將一束光分解為互相分開(kāi)的，振動(dòng)方向互相垂直的平面偏振光。又稱棱鏡分束鏡。三.波晶片1.晶片：一塊表面平行的單軸晶體，其光軸與晶體表面平行時(shí)，o光與e光沿同一方向傳播，把這樣的晶體叫波晶片。2.作用：入射線偏振光（要求入射的線偏振光的振動(dòng)方向不與晶體光軸平行或垂直），出射兩束傳播方向相同的，振動(dòng)方向互相垂直的，具有一定的位相差的線偏振光，從而合成為橢圓偏振光或圓偏振光，或者用于檢驗(yàn)偏振光的偏振狀態(tài)?；蛘哒f(shuō)當(dāng)一束偏振光正入射時(shí)，光在晶片內(nèi)部產(chǎn)生隱含雙折射（o光e光傳播方向相同，不分開(kāi)，但速度不同，振動(dòng)方向正交）出射光變成傳播方向相同，振動(dòng)方向正交，有恒定位相差的線偏振光，兩者一般合成為橢圓振光。3.設(shè)晶片的厚度為d,在晶片同o光e光的折射率為no

ne，則通過(guò)晶片后兩束光的位相差為：4.波片:有一定厚度的晶片，或者說(shuō)有特殊厚度的晶片⑴片(四分之一波片）若晶片厚度d滿足或：即：振動(dòng)方向垂直的o光、e光的光程差等于的奇數(shù)倍，位相差等于的奇數(shù)倍的晶片，稱片。⑵片（半波片）晶片厚度滿足

或：o光、e光程差若等于奇數(shù)倍，位相差等于π的奇數(shù)倍的晶片，稱半波片。線偏振光垂直入射到半波片，透射光仍為線偏