2017-10-20 06:53:53

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双折射(birefringence)是指一条入射光线产生两条折射光线的现象 。将一块冰洲石(透明的方解石)放在书上看,它下面的线条都变成双影 。

双折射是光束入射到各向异性的晶体,分解为两束光而沿不同方向折射的现象。光在非均质体中传播时 ,其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变,其折射率值不止一个;光波入射非均质体,除特殊方向以外 ,都要发生双折射,分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光,此现象即为双折射 。

基本信息

  • 中文名

    双折射

  • 外文名

    birefringence

  • 学科

    光学

  • 特征

    一条入射光线产生两条折射光线

折叠 编辑本段 简介

晶体介质的折射率与光波的偏振方向有关,是各向异性的。科学家早就发现,一束入射图1:方解石的双折射现象图1:方解石的双折射现象光波在方解石(碳酸钙晶体)中分解成两束偏振方向互相垂直、折射角不同的光波。这种现象称为双折射。在各种晶体中普遍存在双折射现象。

产生双折射现象的原因是,一条光线射到冰洲石上,会在冰洲石内产生两条折射光线,如图所示。自然界的晶体大多数都不同程度地产生双折射,只是不及冰洲石那样显著,因而不容易观察到。

折叠 编辑本段 理论诠释

冰洲石的两条折射光线中,一条光遵守普通的折射定律,称作寻常光(或o光);另一条光不遵守普通的折射定律,称作非常光(或e光)。在冰洲石内,寻常光的传播速度与传播方向无关,是一个常量;非常光的传播速度则是与传播方向有关的变量。冰洲石内有一个特殊的方向,非常光沿这个方向传播的速度等于寻常光的速度。这个方向称作冰洲石的光轴。冰洲石的六个表面都是相同的菱形时,两个钝隅的连线便是光轴。

双折射现象的明显例子是方解石。透过方解石的菱面体就可以看到明显重影。

产生双折射现象可作如下解释:自然光射到冰洲石上的每一点,都会在冰洲石内产生两种子波:一种是球面波;另一种是以光轴为旋转轴的旋转椭球面波。根据惠更斯原理,子波的包络面便是新的波面。因此,两种子波便有两种波面,即有两种折射光。平行光斜入射到冰洲石的表面上,光轴在入射面内,射到A点的光在冰洲石内产生两个子波面(球面和旋转椭球面);射到B点的光晚到一些,产生的两个子波都小一些;这时射到C点的光刚到达冰洲石表面。作这些子波的包络面CECF,则AEAF就分别是A点产生的寻常光和非常光。

寻常光和非常光都是线偏振光。冰洲石内光线和光轴构成的平面称作主平面。寻常光的振动(电场强度)垂直于寻常光的主平面;非常光的振动(电场强度)则在非常光的主平面内。

折叠 编辑本段 类型

折叠 永久双折射

各向异性透明晶体如方解石、石英等的折射率,是其固有的特性,称为永久双折射。

折叠 暂时双折射

有些物质(如玻璃、塑料、环氧树脂)通常是不发生双折射的,但当它们内部有应力时就会出现双折射现象 。还有些不发生双折射的物质(如硝基苯钛酸钡),在电场的作用下会出现双折射, 这种现象称为暂时双折射或人工双折射。

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