速成抢救:物理光学(7)光的偏振和光在晶体中传播

本集提纲、学习目标：

1、有关晶体双折射概念定义；

2、平面光波在单轴晶体内的传播——惠更斯作图法；

3、各种晶体光学器件（线偏振器、波片、补偿器、圆偏振器）的原理及其对光的偏振态的响应；

4、偏振光的检验

5、偏振光的干涉

       续上一集，光的衍射已告一段路。波动光学三大主体板块是光的干涉、光的衍射、光的偏振。干涉和衍射是波的特性，而偏振是横波的特性。在前几章中，我们均假设光波所在介质是各向同性的，对于日常生活中的空气、水、油、玻璃等是适用的，但将波动光学推向高峰的是各向异性的材料——晶体。

       时至今日，晶体在激光技术和光电子技术中都得以广泛应用，晶体光学也成了光学的一个重要分支。

一、晶体的双折射

       直观反应晶体各向异性的是看起来似乎很鬼的双折射现象。此现象首先在天然的双折射晶体方解石中被发现

       按照双折射现象发现者的建议，遵从折射定律的称为寻常光（ordinary light，简称o光），而不遵从折射定律的称为非常光（ex-traoidinary light，简称e光）。说是不遵从折射定律，其实是因为折射率和传播速度随振动方向不同而改变。

       通常，o光主平面与e光主平面并不重合，也就是说除了特殊方向外，都要发生双折射。

       有没有既有双折射，同时还比较简单易于分析的类型呢？——有的，也是我们重点学的，即施加前提条件：入射光线在晶体主截面内，也就是上图的（1），此时的o光主平面和e光主平面均与晶体主截面重合，即上图的（2）。至于（3），它为一个彩蛋。

二、惠更斯作图法

       惠更斯原理的一大重要成果是成功地解释了双折射现象，原因在于对o光和e光的波前处理很成功，o光波前为表征各向同性的球面波，而e光的波前经一系列推导后为围绕光轴方向的旋转椭球面即折射率椭球。

       对于惠更斯作图法，它用来确定折射光的传播方向，单折射时我们是会的：

       对于双折射，我们还是用这个正视图，

       对于这个椭圆和圆谁包谁，得看这个vo和ve的相对大小，谁快谁跑前边。ve>vo为负晶体，比如冰洲石、方解石；ve