1
1,双折射现象光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互垂直振动矢量的光的折射率不同而产生两束折射光，这种现象称为 双折射 (Double Refraction)。
一、晶体 (Crystal)的双折射现象第二节 光在晶体中的传播
2
3
2,寻常光 （ Ordinary light,o光） 和非寻常光
（ Extraordinary light,e光）
两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻常光（ o光）；另外一束 一般 不遵守折射定律，称为非寻常光（ e光）。
折射定律有两个含义：
A,折射角的关系,B,入射光线和折射光线与法线同在一个平面。
说明,1〕 o光和 e光与晶体密不可分
2〕 折射定律的含义
4
二,晶体特性方解石晶体结构
（ Calcite--CaCO3）
顿隅
5
1,光轴 (Optical axis)：
在双折射晶体中存在一个特殊的 方向,当光束在这个方向传播时不发生双折射,此方向 称为晶体的光轴 。
在光轴方向上,o 光和 e 光都遵守折射定律。而且：
no=ne
6
2、主平面 (Principal plane)和主截面
(Principal section)：
主平面,光线和光轴所组成的平面。
o光主平面,o光和晶体光轴组成的面为 o主平面。
e光主平面,e光和晶体光轴组成的面为 e主平面。
主截面 (Principal section)：
光轴和晶体表面法线 (Normal line)组成。
光线在一般情况下入射晶体,o光和 e光是不同面的。
当入射光线在主截面内时，两面重合。
7
当入射光在主截面内时,o光 e光主平面均为主截面。
表面法线 n
n
若 方解石 晶体各棱等长
8
1,o光和 e光都是线偏振光；
o光与 e光的偏振态
2,o光振动方向与 o光主平面垂直，因而总与光轴垂直；
3,e光振动方向在 e光主平面内，因而与光轴的夹角随传播方向而改变；
4、当光线在主截面入射时，主平面与主截面重合，则 o光振动方向垂直于主截面，
e光振动方向在主截面内；
9
3．晶体的分类（ Types of crystal）：
各向同性晶体（ Isotropic crystal）,不产生双折射现象。如,NaCl
双折射晶体（ Anisotropic crystal）：
单轴晶体（ Uniaxial）：只有一个光轴方向的晶体。如：方解石 (Calcite)、
石英 (Quartz)。
双轴晶体（ Biaxial）：有两个光轴方向的晶体。
如：云母 (Mica)等。
10
4．单轴晶体中波的传播：
x
y
z (光轴 )
晶体中的波面
11
5．正负晶体：
Vo? Ve时为正晶体 (Positive crystal)；
Vo? Ve时为负晶体 (Negative crystal)。
正晶体,no? ne,e光波面（椭球面）在 o光波面（球面）
之内。
负晶体,no? ne,o光波面（球面）在 e光波面（椭球面）
之内。
e光光轴
Optical axis
e光 o光
o光
12
三、用惠更斯原理解释双折射现象图 1、光线垂直入射时的双折射现象
a)晶体表面垂直于光轴
b)晶体表面平行于光轴图 2、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象
a) 光轴在入射面内
b) 光轴垂直于入射面下一节
13
图 1
光线垂直入射时的双折射现象光轴
optical axis e e
A
o
A A
o
A
入射光 (Incident ray)
E’
O’
E
O
14
图 1-a)
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面垂直于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
E’
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
15
图 1-b-1)
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
E’
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
16
图 1-b-2） 光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
17
图 2-a） 光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象（光轴在入射面内）
18
图 2-b）光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象（光轴垂直于入射面）
1,双折射现象光束在某些晶体中传播时，由于晶体对两个相互垂直振动矢量的光的折射率不同而产生两束折射光，这种现象称为 双折射 (Double Refraction)。
一、晶体 (Crystal)的双折射现象第二节 光在晶体中的传播
2
3
2,寻常光 （ Ordinary light,o光） 和非寻常光
（ Extraordinary light,e光）
两束折射光中，有一束光遵守折射定律，称为寻常光（ o光）；另外一束 一般 不遵守折射定律，称为非寻常光（ e光）。
折射定律有两个含义：
A,折射角的关系,B,入射光线和折射光线与法线同在一个平面。
说明,1〕 o光和 e光与晶体密不可分
2〕 折射定律的含义
4
二,晶体特性方解石晶体结构
（ Calcite--CaCO3）
顿隅
5
1,光轴 (Optical axis)：
在双折射晶体中存在一个特殊的 方向,当光束在这个方向传播时不发生双折射,此方向 称为晶体的光轴 。
在光轴方向上,o 光和 e 光都遵守折射定律。而且：
no=ne
6
2、主平面 (Principal plane)和主截面
(Principal section)：
主平面,光线和光轴所组成的平面。
o光主平面,o光和晶体光轴组成的面为 o主平面。
e光主平面,e光和晶体光轴组成的面为 e主平面。
主截面 (Principal section)：
光轴和晶体表面法线 (Normal line)组成。
光线在一般情况下入射晶体,o光和 e光是不同面的。
当入射光线在主截面内时，两面重合。
7
当入射光在主截面内时,o光 e光主平面均为主截面。
表面法线 n
n
若 方解石 晶体各棱等长
8
1,o光和 e光都是线偏振光；
o光与 e光的偏振态
2,o光振动方向与 o光主平面垂直，因而总与光轴垂直；
3,e光振动方向在 e光主平面内，因而与光轴的夹角随传播方向而改变；
4、当光线在主截面入射时，主平面与主截面重合，则 o光振动方向垂直于主截面，
e光振动方向在主截面内；
9
3．晶体的分类（ Types of crystal）：
各向同性晶体（ Isotropic crystal）,不产生双折射现象。如,NaCl
双折射晶体（ Anisotropic crystal）：
单轴晶体（ Uniaxial）：只有一个光轴方向的晶体。如：方解石 (Calcite)、
石英 (Quartz)。
双轴晶体（ Biaxial）：有两个光轴方向的晶体。
如：云母 (Mica)等。
10
4．单轴晶体中波的传播：
x
y
z (光轴 )
晶体中的波面
11
5．正负晶体：
Vo? Ve时为正晶体 (Positive crystal)；
Vo? Ve时为负晶体 (Negative crystal)。
正晶体,no? ne,e光波面（椭球面）在 o光波面（球面）
之内。
负晶体,no? ne,o光波面（球面）在 e光波面（椭球面）
之内。
e光光轴
Optical axis
e光 o光
o光
12
三、用惠更斯原理解释双折射现象图 1、光线垂直入射时的双折射现象
a)晶体表面垂直于光轴
b)晶体表面平行于光轴图 2、光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象
a) 光轴在入射面内
b) 光轴垂直于入射面下一节
13
图 1
光线垂直入射时的双折射现象光轴
optical axis e e
A
o
A A
o
A
入射光 (Incident ray)
E’
O’
E
O
14
图 1-a)
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面垂直于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
E’
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
15
图 1-b-1)
光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
E’
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
16
图 1-b-2） 光线垂直入射时的双折射现象
(晶体表面平行于光轴 )
e e
A
o
A A
o
A
O’
E
O
入射光 (Incident ray)
光轴
optical axis
17
图 2-a） 光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象（光轴在入射面内）
18
图 2-b）光线在晶体主截面内倾斜入射时的双折射现象（光轴垂直于入射面）
