当前课程知识点:大学物理2 (电磁学、光学和量子物理) > WEEK11 > 晶体双折射、波片 > 双折射
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同学好
这一节我们讲双折射
光通过有些各向异性晶体时
会发生双折射现象
下面我们看一下演示实验
这是方解石晶体双折射的一个演示实验
这个是一个白灯光源
这里边中间装的
其实就是方解石晶体
光通过它以后
就会出现双折射现象
这个就是凸透镜
成像以后我们看到
这里边有两个光点
实际上通过的是一个圆孔
可是出现了两个光点
我如果旋转这个方解石晶体的话
你会发现其中一个光点
位置是不变的
另一个光点
是绕着那个光点做旋转
那不变的那个光点就是寻常光
绕着它转那个光点
就是非寻常光
它们俩的偏振特性是不一样的
我手里有这么一个偏振片
我们来看一看
当我旋转这个偏振片的时候
你会发现
它们会在某个位置
寻常光会消失
如果我再转90度的话
非寻常光又消失了
这说明它们这两个光的偏振方向
是刚好是互相垂直的
实验中用的是方解石晶体薄片
当一束自然光照射过来的时候
通过晶片后分成两束
一束正常透射
称为寻常光 也叫o光
它是线偏振光
另一束发生比较特别的折射
称为非寻常光 也叫e光
也是线偏振光
偏振面与寻常光的偏振面垂直
这个可以通过偏振片检验
以入射光为轴
旋转晶片
e光绕o光旋转
这是实验上观察到的双折射现象
怎么理解这个现象呢
我们简单看一个示意图
当一束自然光
从折射率为n1的介质入射到
各向异性晶体表面时
会有两束折射光
一个是寻常光
一个是非寻常光
它们的折射角不同
寻常光遵从通常的折射定律
只要折射率知道
入射角给定
折射角度就可以计算出来了
非寻常光一般不遵从折射定律
有时甚至折射光线可以不在入射面内
在晶体中发生双折射
是因为晶体各向异性
或者我们说
晶体由于其特殊结构
光线沿某些方向是特殊的
这个特殊的方向我们叫它光轴
怎么特殊呢
沿着光轴传播的话
光线是不发生双折射的
比如方解石晶体
它是6面体结构
两棱之间夹角大概78度或102度
从一个钝角的顶点引一直线
与邻边成等角
这个方向就是方解石晶体的光轴
光轴不是一个轴线
它是方向
只有一个光轴的称为单轴晶体
有两个光轴的称为双轴晶体
光的偏振面
以及光线方向相对光轴的角度不同
光传播的速度就可能不同
我们这个课程只讨论单轴晶体
为了讨论方便
我们把光线和光轴组成的平面叫主平面
假如光的偏振面
垂直于光线和光轴组成的平面
即振动面垂直于主平面
这种光的传播速度各向同性
它在晶体中 波阵面是球面
这当然没有什么特别
所以就是寻常光 也就是o光
它的偏振面垂直于主平面
折射率就是真空光速
与晶体中光速的比值
如果光的偏振面与主平面重合
这种光的传播速度呈现各向异性
沿着光轴的传播速度
和o光相同
和光轴有角度的方向
光速不同于o光的速度
随着角度光速发生变化
垂直于光轴的方向上
光速与o光速度差最大
一般这种光
在晶体中的波阵面是以光轴为轴的
旋转椭球面
所以把它叫非寻常光或e光
沿着光轴的速度
就是o光的速度
用vo表示
垂直于光轴的速度
与o光速度差最大
用ve表示
它也对应一个折射率
这两个折射率
no和ne称为晶体的
或e光的主折射率
如果e光的波阵面是旋转长椭球
此时垂直于光轴方向
e光速度小于o光速度
我们称这种晶体为正晶体
如果e光的波阵面是
旋转扁椭球
此时垂直于光轴方向
e光速度大于o光速度
我们称这种晶体为负晶体
方解石是一种负晶体
-电荷和库仑定律
--引言
--电荷
--库仑定律
-WEEK1--电荷和库仑定律
-电场及叠加原理,电偶极子
--电场和电场强度
-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子
-高斯定律
--电通量
--立体角*
--高斯定律的证明*
--高斯定律和电场线
--高斯定律的应用
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-静电场环路定理、电势和叠加原理
--环路定理
--电势和叠加原理
--电势梯度
--等势面
-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理
-静电能
--电荷系静电能
-WEEK2--静电能
-导体静电平衡
--物质中电场
--导体静电平衡
-WEEK2--导体静电平衡
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-导体周围电场
-WEEK3--导体周围电场
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--导体壳与静电屏蔽
-WEEK3--静电屏蔽
-电容及电容器
--电容及电容器
-WEEK3--电容及电容器
-电介质
--介质对电场的影响
-WEEK3--电介质
-极化强度矢量,极化电荷
--极化强度
--极化电荷
-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷
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--电介质的极化规律
-WEEK4--极化规律、电位移矢量
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-WEEK4--有介质时静电场能量
-电流密度、稳恒电流和稳恒电场
--电流密度
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-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律
--电动势
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--欧姆定律(续)
-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律
-电流微观图像和暂态过程
--电流微观图像
-WEEK4--电流微观图像和暂态过程
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--电流磁效应
--磁场和磁感应强度
-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度
-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理
--毕-萨-拉定律
--磁场高斯定律
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--霍尔效应
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--原子的磁矩
-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩
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--磁化电流
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