晶体光学-必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。·可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i> φ时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将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光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体
《晶体光学及光性矿物学》复习提纲 第一章晶体光学基础 1．光具有波粒二象性。 2．光是一种横波，光的传播方向与振动方向互相垂直。 3．可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段。 4．折射定律： Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= Vi（入射速度）/ Va（折射速度）= N i-a 5．全反射临界角和全反射: 当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i 总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i = f，此时入射角f 称为全反射临界角。 当入射角i> f时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 6．自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 7．偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。 自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 8．光性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），由折射定律可知，均质体的折射率只有一个。9．光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。 包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物光波在非均质体中的传播
特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 10．双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将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光，这种现象称为双折射。 11．双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 12．光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 13．中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 14．光率体：是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。其作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的端点连接起来便构成了光率体。 15．均质体光率体：其传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各方向相等。 均质体光率体是一个球体，球体的半径代表该晶体的折射率。 16．一轴晶光率体（中级晶族晶体的光率体）：一轴晶光率体是一个以C轴为旋转轴的旋转椭球体。 17．一轴晶光率体形状（以C轴为旋转轴的旋转椭球体）：主折射率（Ne、No），主折射率（Ne、No） 18．一轴晶光率体的光性正负：
晶体光学原理习题 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】
晶 体 光 学 原 理 习 题 第一章 光学基本原理 1、设某介质的折射率为，问光在其中进行的速度（光在真空中进行的速度为1038 ?m/s ） 2、设某介质中光的传播速度为1028 ?m/s ，问该介质的折射率是多少 3、关于界面法线成60°角射入矿片，而以30°浇在矿片中进行，问矿片的折射率是多少 4、在图1中，如再加上一块南北方向振动偏光片；而在图2中加上一块东西方向振动的偏光片，会观察到什么结果 5、一块冰州石沿解理方向平放在画有小黑点的纸上，经双折射后小点的两个成像透出冰州石时相距2mm ，如换另一块厚度比其大一倍的冰州石，两小点透出时的距离应是多少 第二章 折射率面于光率体 1、大多数层状硅酸盐（001）面的法线方向接近N p （即快光振动方 向），试从矿物结构特征进行解析 2、云母类的N g 与 N m 之比较接近，而 N m 与 N p 值相差悬殊，那么这 类矿物应是正光性还是负光性
3、石英类，长石类以及沸石类等矿物，除折射率一般较低外，双折射率也 较低，试从矿物结构进行解析 4、在垂直Bxa及垂直Bxo的二轴晶切面上，都有一个方向是N m，试问这些切面上的N m在什么情况下代表快光的振动方向什么情况下代表慢光的振动方向 5、除开垂直Bxa，垂直Bxo，和垂直光轴的切面外，还有没有切面能够观察N m值，这种切面有多少 6、刚玉为一轴负晶，问平行c轴的切面上，快光的振动方向是N o还是N e斜交c轴切面上，快光振动方向是N o还是N e 7、电气石为一轴晶，c轴方向折射率为，a轴方向折射率为，问电气石的光性正负 8、某多硅白云母的N g=，N m=，N p=，已知其为负光性，问2V角多少 9、贵橄榄石的a∥N g，b∥N p，c∥N m，N p=，N m=，N g=，问他是正光性还是负光性在垂直Bxa，垂直Bxo和垂直N m三种切面上的结晶学方位如何 10、已知紫苏辉石为斜方晶系，在（100）面上一个主折射率=，另一个主 折射率为，而在（001）面上的一个主折射率为，另一个主折射率为，问该紫苏 辉石的光性正负，光轴面在结晶学方位及光性方位 11、在普通辉石平行（010）切面上，一个住折射率为，另一个主折射率 为，在垂直（010）并与c轴成47°相交且位于结晶学β角区的切面上，一个 主轴的折射率为，而另一个主轴的折射率为，问该普通辉石的光性正负，三主 轴面的结晶学方位，光性方位格如何 12、正长石（010）面上N m与N p两主折射率分别为和，已知正长石最大双折射率为，光轴面位于β角范围内，并与a轴相交5°，问正长石的光性 正负与光性方位
第五章光的偏振和晶体光学基础 光的偏振（Polarization of light）现象的发现 偏振现象的意义（说明了光的横波性）菲涅尔（Fresnel）和阿喇果（Arago）实验 杨氏假设 菲涅尔的理论 偏振现象与晶体（Crystal） 1
§5－1 偏振光概述 一、偏振光与自然光（Polarized light and Natural light） 1、自然光：具有一切可能的振动方向的许多光波之和。特点：振动方向的无规则性。 表示：可用两个振动方向垂直的、强度相等的、 位相关系不确定的光矢量表示。 自然光 Natural light 2
光是电磁振荡的一种传播。其中电场和磁场的振动方向垂直，为方便计，以下只考虑电振动。 自然光（natural light） 由于普通光源发光的间歇性和随机性 振动方向不一定相同 乱 波列长度也不一定相同 初相也不一定相同 大量原子发光的统计效果构成了自然光。 其振动方向包含了整个振动平面。 3
4 没有优势方向自然光的分解 非相干 根据统计平均，自然光没有优势振动方向，各个振动方向的强度相等。 y x E E =x y x I I I I 2=+=自然光的表示法： 一束自然光可分解为两束振动方向相互垂直的、等幅的、不相干的线偏振光。 · ··
2、偏振光（Polarized light）： 光矢量的方向和大小有规则变化的光 线偏振光（Linearly polarized light）：光矢量 方向不变，其大小随位相变化。 圆偏振光（Circularly polarized light）：光矢 量大小不变，其方向绕传播方向均 匀转动，且矢量末端轨迹为圆。 椭圆偏振光（Elliptically polarized light）：光 矢量大小和方向都在有规律地变化 ，且矢量末端轨迹为椭圆。 5
晶体光学考试大纲 一、考试性质与范围 《晶体光学》是地质学专业硕士研究生的入学专业基础考试课程。主要考查学生对《晶体光学》基本概念和基本原理的掌握，以及是否具备运用偏光显微镜，在单偏光系统、正交偏光系统和锥光（聚敛偏光）系统下观察和鉴定透明矿物晶体光学性质的基本能力。考试范围包括晶体光学基础、光率体和光性方位、偏光显微镜原理与调节，以及单偏光、正交偏光和锥光（聚敛偏光）系统下晶体的光学性质与测定方法。 二、考试基本要求 考试题目类型因年而异，包括名词解释、选择、填空、判断正误、公式推导、作图、简答和分析论述等不同形式。 考生需要携带铅笔、橡皮、直尺、圆规和量角器。 三、考试形式与分值 本课程由学校自行命题，全国统一考试。采用闭卷笔试形式，考试时间为180分钟，满分为150分。 四、考试内容 1. 晶体光学基础 （1）光的性质与传播；（2）自然光和偏光；（3）光的折射与全反射；（4）折射率与折射率仪；（5）光的双折射；（6）一轴晶和二轴晶 2. 光率体和光性方位 （1）光率体；（2）一轴晶光率体；（3）二轴晶光率体；（4）光率体的主要参数；（5）光性方位 3. 偏光显微镜原理与调节 （1）偏光显微镜的构造；（2）偏光显微镜的光学系统；（3）偏光显微镜的调节；（4）薄片的制作 4. 单偏光系统下晶体的光学性质 （1）形态；（2）解理；（3）颜色；（4）多色性；（5）吸收性；（6）边缘；（7）贝克线；（8）糙面；（9）突起
5. 正交偏光系统下晶体的光学性质 （1）消光现象；（2）消光类型与消光角；（3）干涉原理；（4）干涉色；（5）干涉色级序的确定；（6）补色原理与补色器；（7）延性；（8）双晶 6. 锥光（聚敛偏光）系统下晶体的光学性质 （1）锥光（聚敛偏光）系统；（2）一轴晶的干涉图；（3）二轴晶的干涉图；（4）光性 7. 晶体光学应用 （1）单偏光系统下的性质测定：包括晶形、颜色或多色性、突起与糙面、解理及解理夹角等； （2）正交偏光系统下的性质测定：包括最高干涉色、最大双折射率、消光类型及消光角、延性符号、多色性和吸收性公式、异常干涉色等； （3）锥光（聚敛偏光）系统下的性质测定：包括按干涉图类型确定矿物的轴性、测定光性符号、估计光轴角大小等
晶体光学-必备知识点 以上是大学鸽子楼老师多年课件总结经典容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播向与振动向互相垂直。晶体中多光学现象与此有关。 ·可见光：电磁波谱中波长围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播向的断面，光波作任意向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播向的断面，光波只在某一固定向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射 律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角 a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i>φ时， 折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊向外，将分解成振动向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊向入射时，不发生双折射，这种特殊的向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊向，
晶体光学- 必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。 可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm 的一个区段，由波长不同的七色光组成。 自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）= N i a N i a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i a称介质的（绝对）折射律，以N 表示。N 是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i 总是小于折射角 a ，当a = 90 °时，i = ，此时入射角称为全反射临界角。当入射角i > 时，折射 光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族（一轴晶）和低级晶族（二轴晶）的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将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光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体 光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或
《晶体光学及结晶岩石学》课程大纲 （一）课程基本信息 1.课程名称：晶体光学与结晶岩石学（Crystal optics and crystallization petrology）。 2.课程代码： 3.课程类别：□通识教育课程□文理基础课程■专业 教育课程 4.适用专业类别：资源勘查工程专业适用 5.学分/学时：3/ 48学时（其中课内48学时，课外？学时） 6.先修课程或预备知识：大学物理、普通地质学、结晶学与矿 物学。 7.考核方式：闭卷考试。 8.开课单位：石油工程与天然气工程学院地球科学系。 9.课程负责人：肖松 10课程简介： 《晶体光学与结晶岩石学》课程是本科资源勘查工程一门专业 教育课。本课程主要讲授晶体的光学性质和岩浆岩与变质的主要特征。本课程的任务是：通过教学，使学生掌握晶体光学的基本理论和晶体光学性质，了解镜下鉴定矿物的基本方法；掌握岩浆岩和变质岩的基本特征，认识常见岩石类型。了解两类岩石的成因和形成的物理化学条件。为学生学习后续《沉积岩石学》、《古生物与地史学》等课程及将来从事资源勘查、地质科学研究工作打下坚实基础。
（二）毕业要求指标点（或：毕业要求指标点总和） 指标点1.4，权重系数0.1。 （三）课程目标 1. 课程目标1：掌握晶体光学的基本理论和晶体在偏光显微镜下的光学性质。（对应毕业要求指标点1.4） 2. 课程目标2：了解镜下鉴定矿物的基本方法。（对应毕业要求指标点1.4） 3. 课程目标3：掌握岩浆岩和变质岩的基本特征。（对应毕业要求指标点1.4） 4. 课程目标4：认识常见岩石类型。了解两类岩石的成因和形成的物理化学条件。（对应毕业要求指标点1.4） （四）课程内容及要求 单元1．晶体光学基础（支撑课程目标1） 学习目标：掌握自然光及偏光与光波在均质体和非均质体中的传播特点；光率体的特征；理解晶体的光性方位的特点。 学习内容：光的波动性；光的折射及全反射；自然光及偏光；光波在均质体和非均质体中的传播特点；光率体；光性方位。 学习过程：先完成课堂授课学习4学时，后课外自主学习2学时并完成不少于300字的课外学习笔记，并独立完成规定作业。 效果检测：课外作业应用题2。 单元2．单偏光镜下的晶体光学性质（支撑课程目标1）
第一章结晶学基础 一，名词解释。 1·矿物岩石学—研究矿物和岩石的成分，结构，构造，产状和成因的综合性学科。 2·矿物—由各种地质作用形成的，在一定物理化学条件下相对稳定的自然物体。 3·岩石—由一种或几种造岩矿物或部分天然玻璃所组成的，具有一定结构，构造和稳定外形的固态集合体。 4·岩石学---研究岩石的物质成分，结构，构造，成因，公升组合，分布规律以及成矿关系的一门学科。 5·晶体—具有格子构造的固体。 6·空间格子—表示晶体内部质点重复规律的几何图形，一种既简明又能反映晶体结构普遍规律的几何图形。 7·布拉维法则—在晶体生长过程中，面网密度小的晶面将逐渐缩小以至于消失，面网密度大的晶面则相对增大而成为实际晶面。（晶体上的实际晶面往往平行于面网密度大的面网） 8·面角守恒定律—同种物质的所有晶体，其对应晶面间的夹角恒等。 二，填空 1·矿物岩石学的研究内容有结晶学，晶体光学，造岩矿物学，岩浆岩岩石学，变质岩岩石学等五个学科。 2·空间格子的要素结点，行列，面网，平行六面体。
3·根据平行六面体的形态和大小可分为七种格子类型立方格子，四方格子，六方格子，三方格子，斜方格子，单斜格子，三斜格子。4·根据平行六面体中结点的分布情况可分为原始格子，底心格子，体心格子，面心格子。 5·布拉维根据格子类型推导出十四种布拉维格子。 6·晶体的基本性质有自限性，均一性和异向性，对称性，一定的熔点，最小热力学能和稳定性。 7·晶体的形成方式由气相转变为晶体，由液相转变为晶体，由固相转变为晶体。 8·晶体的生长理论克塞尔理论也称层生长理论。 第二章晶体的几何特征及表述 一，名词解释。 1·晶体对此定律—由于格子构造规律的制约，晶体的对称轴的轴次只能是1，2, 3，4，6。 2·对称型—在一个结晶多面体中，全部对称要素的组合称为该结晶多面体的对称型。如立方体的对称型为3L44L36L29PC 。 3·单形—由同形等大的晶面组成的晶体。 4·聚形—由两种或两种以上形状和大小均不相同的晶面所组成。5·开形—单形晶面不能围成一个封闭空间者为开形，如平行双面和各种柱类单形。 6·闭形—单形晶面可以围成封闭空间者为闭形，如立方体。
晶体光学基础试题（判断对错/简答） 1．除真空以外的任何介质的折射率总是大于1（） 2．折射定律表达为折射率为入射角与折射角的正弦之比,所以入射角越大,折射率越大；入射角越小,折射率越小( ) 3．某介质绝对折射率为光在空气中传播速度与在该介质中速度之比,即N=C O/V（） 4．光在某介质中传播速度愈快,折射率愈大( ) 5．光由光疏介质射入光密介质,永远不会发生全反射() 6．光由光密介质射入光疏介质,一定发生全反射() 7．均质体有无数个相同的Ｎ或只有一个Ｎ（） 8．非均质体有几个不同的Ｎ（） 9．自然光射入均质体中，基本仍为自然光，偏光射入仍为偏光，不放生双折射（） 10．自然光射入非均质体中一般发生双折射形成两种偏光；偏光射入非均质体中，按入射偏光传播，不发生双折射（） 11．光在晶体中传播方向一致，则Ｎ一样（） 12．光在晶体中振动方向一致，则Ｎ一样（） 光率体基础 1. 一轴晶有N e 、N o两个折射率，二轴晶有N g 、N m 、N p三个折射率( ) 2. 一轴晶N e >N o , 二轴晶N g >N m >N p ( ) 3. 一轴晶正光性N e >N o；负光性N e 晶体光学简介 一 晶体的介电常数张量 由电磁场理论已知，介电常数是表征介质电学特性的参量。 在各向同性介质中，电位移矢量D 与电场矢量E 满足如下关系： E E D r εεε0== （1） 由于介电常数r εεε0=是标量，所以电位移矢量D 与电场矢量E 的方向相同，即D 矢量的 每个分量只与E 矢量的相应分量线性相关。 对于各向异性晶体，D 和E 间的关系为 E E D r ?=?=εεε0 （2） 介量常数r εεε 0=是二阶张量，该关系的分量形式为 ),,,(0z y x j i E D j j j i i == ∑ε ε （3） 这里的j i ε是相对介电常数张量元素。由该式可见，电位移矢量D 的每个分量与电场矢量E 的各个分量均线性相关，在一般情况下，D 与E 的方向不同。因此，晶体的相对介电常数 张量可以写为 [] ????????? ?+++=??????????=)1()1()1()1()1()1() 1()1()1(111z z y z x z z y y y x y z x y x x x zz zy zx yz yy yx xz xy xx j i χχχχχχχχχεεεεεεεεεε （4） 由于 []) 1(j i χ是对称张量，因而晶体的相对介电张量[]j i ε是一个对称张量，因此它有六个 独立分量，经过主轴变换后的介电常数张量是对角张量，只有三个非零的对角元素，为 [] ???? ??????=zz yy xx j i εεεε000000 （5） 式中，xx ε、yy ε、zz ε称为相对主介电常数。 由麦克斯韦关系式r n ε=，还可以相应地定义三个主折射率 xx x n ε= ，yy y n ε=，zz z n ε= （6） 在主轴坐标系中，电位移矢量与电场强度矢量的分量关系可表示为 ),,(0z y x i E D i i i i ==εε （7） 对于自然界中存在的七大晶系：立方晶系、四方晶系、六方晶系、三方晶系、正交晶晶体光学简介
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