第二节
双 折 射
总结前述：从普通光源中获得线偏振光的方法
1,利用各向异性物质的 二向色性 (偏振片 )
物质对振动方向显现出 吸收系数 的不同
2.利用自然光在两个各向同性介质表面的 反射
(布儒斯特仪 )
物质对振动方向显现出 反射系数 的不同
3.利用各向异性晶体的 双折射 (晶体偏振器 )
物质对振动方向显现出 传播速度 的不同
象折射现双 折射现
方解石晶体
CaCO3
纸面
双折射现象
方解石
1.双折射
o 光
e 光
2,寻常光和非寻常光
两 折射光线中有一条始终在入
射面内，并 遵从折射定律，称
为寻常光，简称 o 光
另一条光一般不遵从折射定律, 称非常光, 简称 e 光
i
o?
e?
1n
2n
s 1
R
2R
双折射现象 一束光入射
到各向异性的介质后出现
两束折射光线的现象。
一、各向异性晶体中的双折射
光光双折
射
纸面
令方解石晶体绕光线旋转
光光
双
折
射
纸面
光 光
双
折
射
纸面
光光双折
射
纸面
o 光 e 光的
偏振状态
?均是偏振光
?两者振动方向
近乎垂直
需要 进一步 解决的问题：
1) e 光在晶体内的传播方向？
2) o 光 e 光的振动方向？
需要先介绍晶体的基本知识
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 )
光轴光轴是一特殊的方向,凡平行于此
方向的直线均为光轴 。
单轴晶体,只有一个光轴的晶体
双轴晶体, 有两个光轴的晶体
78o
102o
78o
102o
分类：单轴晶体 双轴晶体
uniaxis crystal biaxis ~
只有一个光轴方向 有两个光轴方向
方解石 (冰洲石 )
石英 quartz
云母 蓝宝石
mica sapphire
人工拉制单轴晶体
ADP(磷酸二氢氨 )
铌酸锂 (LiNiO3)
O.A.
e光
光轴
e 光的
主平面
o光光轴 o 光的
主平面
·
·
光轴在入射面时,o 光 主平面和 e 光 主平面重合,此时 o 光 振动和 e 光
振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为 o 光 振
动和 e 光 振动仍然相互垂直。
(o光 振动垂直 o 光主平面 ) (e 光 振动在 e 光主平面 内 )
4,主平面
主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面,
光轴与 o 光构成的平面叫 o 光主平面,
光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面,
5,正晶体, 负晶体
光轴
o 光, oo cn v?
e 光, ev
cn
e ?
to?v
to?v
te?v
光轴
???
?
?
?
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???
( o 光 主折射率 )
( e 光 主折射率 )
正晶体
光轴
?
eo nn ?
eo vv ?
光轴
?
负晶体
eo nn ?
eo vv ?
to?v te?v
ov
ev ev
ov
( 垂直光轴截面 )( 垂直光轴截面 )
( 平行光轴截面 ) ( 平行光轴截面 )
o光
二, 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法 (ve>vo) )
方解石
光轴
2,光轴平行入射面，自然光垂直入射负晶体中
方解石
光轴
1,光轴平行入射面, 自然光斜入射负晶体中
?
?
?
?
?
? ?
B
'B
光轴
e光
o光 e光 e光o光
?
?A?
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光轴
?
?
3,光轴平行晶体表面, 自然光垂直入射
此时, o,e 光 传播方向相同, 但传播速度不同 。 从晶体出
射后, 二者产生相位差 。
光o
光e ???? ?
??
?
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光o光e
三, 晶体偏振器
1,尼科耳棱镜
2,渥拉斯顿棱镜
?
?
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?? 光e
上述两种 棱镜 得到的偏振光
质量非常好，但 棱镜 本身价
格很高，因而使用较少。
负晶体
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( 1,48 6)( 1,55 )( 1,65 8) eo nnn ??
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光o
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光e
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光e
光o
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oei,
eo nn ?
o光
o光
e光
光o
加拿大树胶
光轴
出射 o 光 e 光的相差为
dnnλ eo )(π2 ??? ?
3,波晶片
d
?
自然光垂直入射波晶片后,
o 光,e 光传播 速度不同,
产生的相位不同 。
??
? 光o光e
波晶片
（ 光轴平行于表面且厚度均匀的晶体 ）
波晶片 分类
4)( λdnn eo ?? 2π??? 41 波片
2)( λdnn eo ?? π??? 半波片
λdnn eo ?? )( π2??? 全波片
双 折 射
总结前述：从普通光源中获得线偏振光的方法
1,利用各向异性物质的 二向色性 (偏振片 )
物质对振动方向显现出 吸收系数 的不同
2.利用自然光在两个各向同性介质表面的 反射
(布儒斯特仪 )
物质对振动方向显现出 反射系数 的不同
3.利用各向异性晶体的 双折射 (晶体偏振器 )
物质对振动方向显现出 传播速度 的不同
象折射现双 折射现
方解石晶体
CaCO3
纸面
双折射现象
方解石
1.双折射
o 光
e 光
2,寻常光和非寻常光
两 折射光线中有一条始终在入
射面内，并 遵从折射定律，称
为寻常光，简称 o 光
另一条光一般不遵从折射定律, 称非常光, 简称 e 光
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双折射现象 一束光入射
到各向异性的介质后出现
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一、各向异性晶体中的双折射
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令方解石晶体绕光线旋转
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o 光 e 光的
偏振状态
?均是偏振光
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近乎垂直
需要 进一步 解决的问题：
1) e 光在晶体内的传播方向？
2) o 光 e 光的振动方向？
需要先介绍晶体的基本知识
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 )
光轴光轴是一特殊的方向,凡平行于此
方向的直线均为光轴 。
单轴晶体,只有一个光轴的晶体
双轴晶体, 有两个光轴的晶体
78o
102o
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分类：单轴晶体 双轴晶体
uniaxis crystal biaxis ~
只有一个光轴方向 有两个光轴方向
方解石 (冰洲石 )
石英 quartz
云母 蓝宝石
mica sapphire
人工拉制单轴晶体
ADP(磷酸二氢氨 )
铌酸锂 (LiNiO3)
O.A.
e光
光轴
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主平面
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主平面
·
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光轴在入射面时,o 光 主平面和 e 光 主平面重合,此时 o 光 振动和 e 光
振动相互垂直。一般情况下，两个主平面夹角很小，故可认为 o 光 振
动和 e 光 振动仍然相互垂直。
(o光 振动垂直 o 光主平面 ) (e 光 振动在 e 光主平面 内 )
4,主平面
主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面,
光轴与 o 光构成的平面叫 o 光主平面,
光轴与 e 光构成的平面叫 e 光主平面,
5,正晶体, 负晶体
光轴
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二, 单轴晶体中的波面 ( 惠更斯作图法 (ve>vo) )
方解石
光轴
2,光轴平行入射面，自然光垂直入射负晶体中
方解石
光轴
1,光轴平行入射面, 自然光斜入射负晶体中
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射后, 二者产生相位差 。
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三, 晶体偏振器
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质量非常好，但 棱镜 本身价
格很高，因而使用较少。
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3,波晶片
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波晶片
（ 光轴平行于表面且厚度均匀的晶体 ）
波晶片 分类
4)( λdnn eo ?? 2π??? 41 波片
2)( λdnn eo ?? π??? 半波片
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