8 .1 第8 章 光在晶体中的传播 8.1 晶体双折射 • 晶 体 简 介 • 双 折 射 现 象 • 单 轴 晶 体 中o 光 、 e 光 波 面 • 晶 体 中 的 惠 更 斯 作 图 法 • 两 个 重 要 情 形 • 小 结 birefringence, ordinary light, extraordinary light, uniaxial crystal, biaxial crystal, principal section of crystal, principal plane of crystal. 8 .2 晶体简介 外形有一定规则性或对称性, 内部 原子排列 有序、周期性, 规则有序结构 导致 物理性质的各向异性 ——热传导的各向异性, 电导、极化、磁化的各向异性, 光速的各向异性。 光在晶体中的传播 —— 光在各向异性介质中的传播。 *《固体物理》、<晶格几何理论> 表明: 7 种晶系——14 种晶格、32 种点群, 单轴晶体:三角晶系,四角晶系,六角晶系, 如 冰洲石 CaCO3 —— 方解石之一种, 红宝石、石英、K 双轴晶体:单斜晶系,三斜晶系,正交晶系, 如 蓝宝石、云母、K 立方晶系——各向同性介质, 如 食盐 NaCl晶粒。 8 .3 双折射现象 其自然解理面为平行六面体图8 -1 图 8 -2 冰洲石双折射现象的图片8 .4 * 光轴 单轴晶体,存在一个特殊方向 —— 光轴, 光沿光轴方向传播不发生双折射。 冰洲石 光轴方向 —— 平行于两个钝棱角的对角线方向。 ( 1020,1020,1020 ) o 光波面与 e 光波面 —— 惠更斯模型。 体内一点源, 沿任意方向rr 考察波 传播行为,应分别 o 振动、e 振动而论。 o 振动,光矢量)(tEor⊥ 主平面)(rZ rr,; e 振动,光矢量)(tEer‖主平面)(rZ rr,。 图 8 -3图 8 -4 8 .5 冰洲石(负晶体) 石英(正晶体) oevv≥)(ξ, oevv≤)(ξ. 或 oenn≤)(ξ, oenn≥)(ξ. (vcn =) (1) o 振动传播规律 —— 各向同性,o 光波面∑o t)(为球面, (2) e 振动传播规律 —— 各向异性,e 光波面∑e t)( 为旋转椭球面,转轴为光轴;两套波面相切于光轴方向。 图 8 -58 .6 * 主折射率on 与en , 对于e 光, 冰洲石 石英 oenn=)0(, 1.65836 1.54425 eenn=)2(π 1.48641 1.55336 ~ 10 %, ~ 5‰, 对于 负晶体 eeonnn≥≥)(ξ, 对于 正晶体 eeonnn≤≤)(ξ. 如何 由主折射率),(eo nn导出)(ξen, 留待下节。 其实,主折射...