2022-2023学年高二物理竞赛课件：光的双折射

光的双折射 光的双折射 主要内容： 1. 双折射现象 2. 惠更斯对双折射现象的解释 理学院 物理系 陈强 双折射现象 方解石 一束光入射到各向异性的介质后出现两束折射光的现象. 食盐晶体 1. 双折射现象 理学院 物理系 陈强 2. 晶体传播光的特性 (1) 寻常光和非常光 o 光 e 光 一束折射光始终在入射面内，并 遵循折射定律，称为寻常光，简 称 o 光. 称为非常光，简称 e 光. 另一束折射光一般不在折射面 内， 不遵循折射定律， 即 o 光 e 光 (2) 晶体的光轴 当光在晶体内沿一个特殊 方向传播时不发生双折射， 这个方向称为晶体的光轴. 光轴 78o 102o 78o 102o 102o 102o 理学院 物理系 陈强 (3) 主平面 e光 光轴 o光 光轴 · · o 光的主平面 e 光的主平面 晶体中光的传播方向与晶体光轴构成的平面. (4) o光和e光是光矢量振动方向不同的线偏振光 o 光的光矢量振动方向 与 o 光主平面垂直，总是与光轴垂直. 光轴 e 光的光矢量在 e 光主平面内，其与光轴的夹角随传播方向而改变. 理学院 物理系 陈强 说明 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，两个主平面并不重合，所以o 光和e 光的 光矢量方向也不相互垂直. 理学院 物理系 陈强 惠更斯对双折射现象的解释 1. 单轴晶体中的波面 光的双折射实质上是由于光在晶体中的传播速率与光的 传播方向和光的偏振状态有关. o光沿不同方向的传播速率相同，其波面是球面 光轴 e光沿不同方向的传播速率不相同，其波面是以光轴 为轴的旋转椭球面. 光轴 ( e 光主折射率) 理学院 物理系 陈强 由于在光轴方向上不发生双折射现象，在光轴方向o光 和e光的速率相等. 2. 正晶体、负晶体 光轴  ( 平行光轴截面 ) ( 垂直光轴截面 )  光轴  ( 平行光轴截面 ) ( 垂直光轴截面 )  正晶体 负晶体 理学院 物理系 陈强 3. 双折射的惠更斯几何描述方法(负晶体) 光轴平行入射面，自然光斜入射晶体. o 光轴 e 光轴平行入射面，自然光垂直入射晶体 o e 光轴 理学院 物理系 陈强 光轴平行晶体表面，自然光垂直入射晶体 此时，o, e光在晶体内的传播方向相同，但传播速度不 同,从晶体出射后，二者产生相位差. 这种情况仍然属于有双折射. 说明 理学院 物理系 陈强 实验装置 旋光物质 光轴 2. 实验现象 从石英晶片出射的是偏振光，振动面旋转了一个角度. 石英晶片具有旋光性. 有两类旋光物质，即左旋光物质和右旋光物质. 理学院 物理系 陈强 天然旋光物质中，光的振动面旋转的角度  与光经过 旋光物质的厚度 d 成正比 实验结果 对于有旋光性的溶液，  还与溶液的浓度 c 成正比 α：旋光率 (与旋光物质的性质、温度及入射光波长有关) 石英的旋光率与波长关系 波长/nm 794.76 728.1 656.2 546.1 430.7 382.0 257.1 11.589 13.294 17.318 25.538 42.604 55.625 143.266 光色散： 物质的旋光率与光波波长有关的性质. 制糖业测定糖液浓度；医院测定血糖. 旋光效应应用 旋光色散在化学、药物学、生物学都有重要意义. 理学院 物理系 陈强 $