晶体光学性质的观测分析cw

一、实验目的1. 了解晶体光学的基本原理和实验方法。

2. 掌握晶体光学性质的测量方法，包括折射率、双折射率、光吸收等。

3. 通过实验，加深对晶体光学性质的理解，提高分析问题和解决问题的能力。

二、实验原理晶体光学性质是指晶体对光传播、折射、反射、吸收等现象的影响。

晶体具有各向异性，即在不同方向上的光学性质不同。

本实验主要研究晶体对光的折射、双折射和光吸收等性质。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：折射仪、双折射仪、光吸收仪、光学显微镜、光栅、光源等。

2. 实验材料：各种晶体样品、滤光片、透镜等。

四、实验步骤1. 折射率的测量（1）将晶体样品放在折射仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与折射仪的光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察折射仪的读数，记录晶体的折射率。

2. 双折射率的测量（1）将晶体样品放在双折射仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察双折射仪的读数，记录晶体的双折射率。

3. 光吸收的测量（1）将晶体样品放在光吸收仪的样品台上，调整样品台，使晶体表面与光束垂直。

（2）打开光源，调整光束，使其通过晶体样品。

（3）观察光吸收仪的读数，记录晶体的光吸收系数。

4. 晶体光学性质的观测分析（1）使用光学显微镜观察晶体样品的形态、结构等特征。

（2）根据实验数据，分析晶体的光学性质，如折射率、双折射率、光吸收等。

五、实验结果与分析1. 折射率的测量结果：实验测得晶体样品的折射率为n = 1.532。

2. 双折射率的测量结果：实验测得晶体样品的双折射率为δ = 0.018。

3. 光吸收的测量结果：实验测得晶体样品的光吸收系数为α = 0.002。

4. 晶体光学性质的观测分析：通过光学显微镜观察，发现晶体样品具有明显的双折射现象，说明晶体具有各向异性。

结合实验数据，分析晶体样品的光学性质，得出以下结论：（1）晶体样品的折射率较高，有利于光的聚焦和传播。

第1篇实验名称：晶体光学性质观测分析实验日期：2023年11月10日实验地点：实验室晶体光学实验室一、实验目的1. 熟悉单轴晶体光学性质，包括晶体的消光现象、干涉色级序等。

2. 了解偏光显微镜原理，并掌握其使用方法。

3. 观察晶体的类别、轴向和光性正负等特征，估计晶片的光程差。

4. 通过实验加深对晶体光学性质的理解，为后续相关研究打下基础。

二、实验原理晶体光学性质是指晶体对光的传播、反射、折射等过程所表现出的特殊性质。

晶体中的原子、离子或分子按照一定的规律排列，形成周期性结构，导致光在晶体中传播时，表现出各向异性。

本实验通过观测和分析晶体光学性质，了解晶体内部结构对光传播的影响。

三、实验仪器与材料1. 仪器：偏光显微镜、光源、起偏器、检偏器、物镜、目镜、载物台、旋转台、光源控制器等。

2. 材料：各种晶体样品（如石英、方解石、云母等）。

四、实验步骤1. 准备工作：将晶体样品放置在载物台上，调整光源和显微镜的焦距，确保能够清晰地观察到样品。

2. 起偏器调节：将起偏器放置在显微镜的光路上，调整起偏器的角度，观察样品在不同偏振方向下的光学现象。

3. 观察消光现象：在起偏器固定位置下，旋转样品，观察消光现象。

记录消光位置，分析晶体的消光规律。

4. 观察干涉色级序：调整起偏器和检偏器的角度，观察样品在不同干涉级序下的颜色变化，记录干涉色级序。

5. 观察晶体类别、轴向和光性正负：通过偏光显微镜观察样品的晶面、晶轴和光性，记录观察结果。

6. 光程差测量：利用偏光显微镜测量晶片的光程差，计算晶片的光学厚度。

五、实验结果与分析1. 消光现象：在实验过程中，观察到晶体样品在不同偏振方向下呈现出消光现象。

根据消光位置，分析出样品的消光规律，进一步了解晶体内部结构。

2. 干涉色级序：在调整起偏器和检偏器角度的过程中，观察到样品在不同干涉级序下呈现出不同的颜色。

根据干涉色级序，分析出样品的光学性质。

3. 晶体类别、轴向和光性正负：通过偏光显微镜观察，确定了样品的晶体类别、轴向和光性正负。

实验八锥光镜下的晶体光学性质观察——一轴晶干涉图(2学时，验证性)一、预习内容：锥光镜的装置及光学特点、一轴晶干涉图的形成原理二、目的要求：1.熟悉锥光镜的装置，了解其光学特点；2.认识一轴晶不同切面类型(垂直光轴、斜交光轴、平行光轴)干涉图的图像特点；3.学会利用一轴晶垂直于光轴切面和斜交光轴切面干涉图，测定光性符号。

三、实验内容：1.锥光镜下观察的操作程序；2.观察岩石薄片(48号)石英垂直光轴(⊥OA)切面、(49号)方解石垂直光轴(⊥OA)切面的干涉图特点，并分别用石膏、云母试板测定其光性符号；3.观察(3210)石英斜交光轴切面、平行光轴切面的干涉图特点，并测定其光性符号。

四、实验提示：1.锥光装置、观察的操作程序(1)在正交偏光镜装置基础之上，加上聚光镜、换用高倍物镜、再推入勃氏镜(或不推入勃氏镜而去掉目镜)就构成了锥光装置；(2)首先，在单偏光镜下用中倍(10×)或低倍(4×)物镜在岩石薄片中找好欲观察矿物，置于视域中心；(注：盖薄片应朝上)(3)把聚光镜升到最高位置，切忌顶起薄片；(4)换用高倍物镜，并小心聚焦；(注：工作距离短，极易损坏镜头和压碎薄片)(5)推入上偏光镜及勃氏镜，即可观察到干涉图。

2.观察石英垂直光轴(⊥OA)或斜交光轴切面干涉图特点，并分别使用石膏、云母试板测定光性符号(1)在中倍(10×)或低倍(4×)物镜下找出石英垂直光轴或斜交光轴的切面，该切面的特点：正交镜下干涉色为一级灰或深灰，旋转物台变化不大。

(2)换上高倍物镜校正中心，然后加上聚光镜和勃氏镜，即可观察到干涉图；(3)干涉图图像特点：由黑十字组成，黑十字中心为光轴出露点，位于视域中心，将视域分成四个象限，靠中心黑臂较窄，越向外越宽，转动载物台黑十字形态不发生变化；(4)区分象限后，分别加入石膏、云母试板，判断各象限干涉色的升降，结合试板的光率体位置，确定出石英的光性符号。

晶体光学实验报告晶体光学实验报告引言晶体光学是研究晶体对光的传播和相互作用的学科，是光学领域的重要分支之一。

本次实验旨在通过实际操作，观察和研究晶体在光学方面的特性，并探索晶体光学的应用。

实验一：晶体的偏光特性在实验一中，我们使用了一块薄片状的晶体样品，通过调整入射光的偏振方向，观察晶体对光的偏振现象。

实验结果显示，当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向垂直时，出射光完全消失，这种现象被称为偏光消光。

而当入射光的偏振方向与晶体的光轴方向平行时，出射光则不发生偏振现象。

通过这一实验，我们初步了解到晶体对光的偏振特性。

实验二：晶体的双折射现象在实验二中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，研究晶体的双折射现象。

实验结果显示，当入射光垂直于晶体的光轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光平行于晶体的光轴方向时，出射光则发生偏振现象。

这表明晶体对不同方向的光具有不同的折射率，从而导致了双折射现象的产生。

通过这一实验，我们深入了解到晶体的双折射特性。

实验三：晶体的光学轴在实验三中，我们使用了一块具有光学轴的晶体样品，通过观察入射光经过晶体后的出射光的方向和偏振状态，确定晶体的光学轴方向。

实验结果显示，当入射光平行于晶体的光学轴方向时，出射光不发生偏振现象；而当入射光垂直于晶体的光学轴方向时，出射光则发生偏振现象。

通过这一实验，我们成功确定了晶体的光学轴方向，并进一步认识到晶体在光学上的特性。

实验四：晶体的双折射角在实验四中，我们使用了一块双折射晶体样品，通过测量入射光和出射光的角度，计算晶体的双折射角。

实验结果显示，晶体的双折射角与入射光的偏振方向有关，当入射光平行于晶体的光轴方向时，双折射角最小；而当入射光垂直于晶体的光轴方向时，双折射角最大。

通过这一实验，我们进一步认识到晶体的双折射特性，并掌握了计算双折射角的方法。

结论通过本次实验，我们对晶体光学的基本特性有了更深入的了解。

晶体的光学性质及其应用晶体是由有序排列的原子或分子结晶而成的有机物，是一种具有均质结构的物质。

在晶体中，光的传播受到了严格规定的限制，因此晶体的光学性质非常特殊，这种性质具有非常广泛的应用。

晶体具有自然的光学活性晶体的光学性质表现在其对偏振光的旋光性质。

偏振光是指只在一个方向上震荡的光，而晶体中自然发出的光则是未偏振光。

但当朝向晶体中的光传播方向发生旋转时，未偏振光就会发生偏振。

这是由于晶体具有对不对称分子结构，不同方向的分子旋转角度互相不同，从而使光旋转的方向发生变化。

这种现象称作自然光学活性。

晶体的双折射现象双折射是指当光线穿过晶体时会分成两束光线，分别沿着不同的方向传播，并且光线传播的速度也不同。

这个现象由于晶体中分子的空间排列呈现出某些特殊的对称性导致的，这个对称性可以被表示为对称轴或对称平面。

这种现象可以被用来制造双折射支撑倍频器。

晶体的偏光性质及其应用光源分光是指光的分光学分解为不同波长的单色光，而光的偏振性则对应着光的横向振动方式，晶体具有光的偏振性质。

通过光源分光和偏光器，可以得到偏振光，这种光从中穿过的晶体具有除了其他部分外的方向振动，因此可以形成光的旋转现象。

在显微镜下，这种现象可以显像偏振显微镜。

晶体光的波速度调制及其应用在晶体中，当一个光子进入晶体时，其波动特性与晶体中的原子结构相互作用。

通过这种相互作用，可以改变光的波速，并且可以在早期光通信系统中被用来传输数字信息。

在这种传输方式中，光的波速被快速调制，从而传输出的信息就是由快速变化的光的波速表现出来的。

晶体在光学中是一种非常美丽和独特的材料，并且也是一种非常有用的功能材料。

晶体的光学性质和应用非常多，一些应用比如水晶振荡器等已经广泛使用，而在其他一些领域，晶体的使用也在快速发展之中。

晶体材料的光学性质研究光学是研究光的性质和行为的科学，而晶体材料则是拥有结晶特性的材料。

晶体材料的光学性质研究，既包括对光在晶体中的传播和折射等基本现象的探究，也涉及到晶体材料中的光学效应以及应用等方面。

晶体是由原子、离子或分子按照一定的规则有序排列形成的固体材料。

由于这种有序排列的结构，晶体材料对光的传播和折射有着特殊的影响。

其中，光的传播速度和光线的折射方向均与晶体材料的晶格结构、原子间的相互作用力密切相关。

在晶体中，光线的传播速度通常比在空气或真空中慢，这主要是因为晶体中的原子或分子之间存在电磁相互作用力，从而导致光的传播速度降低。

这使得晶体材料能够产生一系列有趣的现象，例如光的色散、光的吸收和光的相互作用等。

光的色散现象指的是光在经过晶体材料时，不同波长的光会因为折射率的不同而发生偏折，从而使得色散成分分离出来。

这也是人们在日常生活中观察到的彩虹效应的原理。

而晶体材料的色散特性对很多光学设备的设计和应用具有重要的影响，如光谱仪、激光器等。

光的吸收是晶体材料另一个重要的光学性质。

不同的晶体材料对光的吸收程度和吸收波长都有所差异，这取决于晶体材料的化学成分和结构特征。

通过研究晶体材料的吸收光谱，可以了解其在不同波长光下的能量吸收情况，进而用于材料的特性分析和应用。

光的相互作用是指光在晶体材料中与材料内部的电子、原子或分子相互作用的现象。

通过与晶体材料进行相互作用，光可以引起晶体材料中的电子和原子发生跃迁、电荷重排等反应，从而导致材料性质的改变。

这种光-物质相互作用在光学通信、激光技术以及光催化等领域都起到了重要的作用。

在晶体材料的光学性质研究中，人们还关注晶体的偏光特性。

晶体具有两个重要的光学特性，即双折射和偏振。

双折射是指光线在进入晶体后，会被分为两个不同折射率的部分，使得光线沿不同方向传播。

这种现象常被用于制造偏振片等光学器件。

而偏振则是指光波的振动方向在特定方向上发生限制，只有沿着特定方向的光可以透过晶体。

晶体光学性质的观测分析实验人：吴家燕学号：15346036 日期：2017.10.26一．实验目的1.熟悉单轴晶体光学性质，晶体的消光现象，干涉色级序；2.了解偏光显微镜原理并掌握其使用方法；3.观察晶体的类别，轴向和光性正负等过程，估计晶片的光程差二．实验仪器透射偏光显微种类很多，但基本原理都大同小异。

下图为本实验所用的XP-201型透射偏光显微镜的构造图，主要结构包括：1.光源：卤素灯12V/20W,亮度可调节。

2．起偏镜：用于产生偏振光，可转动调节方向。

3．聚光镜：位于物台下面，有一组透镜组成，可以把来自下偏光镜的平行光聚敛成锥形偏光，聚光镜连有手柄，可根据需要旋入或旋出光路。

4．旋转载物台：用于放置观察样品，可360度旋转。

5．物镜：由四个放大倍数分别我为4x,10x,40x,60x 的物镜，物镜的前镜片与样品之间的距离称为工作距离物镜的工作距离随着放大倍数的增加而减小，所以用高倍物镜时要特别小心，应先将物镜调至最低，然后逐步升高对焦。

6.补偿器插口：用于插入补偿器。

7．检偏镜：摆动式，可移出光路，进行单偏光观察。

8．勃氏镜：位于目镜与上偏光镜之间，为一小凸透镜，与目镜联合组成一望远镜，勃氏镜可左右移动，分别移入、移出光路。

9．目镜：目镜中装有十字丝和刻度尺。

三．实验原理（一）晶体的双折射和光率体折射率与光的传播方向和光矢振动方向有关的晶体称为各向异性晶体。

除立方晶系的晶体外，所有的晶体都是各向异性晶体。

当光通过各向异性晶体时，会产生双折射现象，并表现出偏振性质。

当光沿各向异性晶体传播时，总存在一个或两个方向不发生双折射现象，此方向称为晶体的光轴，按晶体的光轴分，各向异性晶体又可分为单轴晶和双轴晶，单轴晶只有一个光轴；而双轴晶则有两个光轴。

其中，折射率不随入射光方向而变的称为寻常光或o 光（折射率为n o ），折射率随入射光方向而变的称为非寻常光或e 光（折射率为n e ）。

o 光和e 光都是偏振光，并且它们的振动方向互相垂直。

晶体的光学性质与光学材料光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射等现象的学科，而晶体的光学性质与光学材料则是光学领域中的一个重要分支。

晶体作为一种常见的物质形态，在光学研究和应用中具有重要的地位。

本文将探讨晶体的光学性质以及晶体在光学材料中的应用。

一、晶体的光学性质晶体是由大量原子或分子按照一定的空间排列方式而形成的固态物质。

晶体具有许多独特的光学性质，包括光的折射、偏振、透明度等方面。

1. 光的折射光在传播过程中，当遇到介质边界时会发生折射现象，即光线改变传播方向。

晶体作为一种介质，也会使光线发生折射。

晶体的折射率与入射光线的角度、晶体的内部结构以及晶体的光学常数等因素密切相关。

晶体的折射现象使得晶体在光学器件中具有广泛的应用，如光导纤维和光学棱镜等。

2. 光的偏振光波通常是沿着一个方向传播的，称为光的偏振。

晶体的结构对光波的偏振态有明显的影响。

某些晶体能够选择性地吸收某个特定方向的光，称为吸收偏振现象。

另一些晶体则会将非偏振光分解成两个偏振方向相互垂直的线偏振光，称为双折射现象。

晶体的偏振性质对于光学仪器的设计和光的调控具有重要意义。

3. 光的透明度晶体通常具有良好的透明性，即能够使光线透过而不发生明显的散射或吸收。

这使得晶体成为制作光学器件的理想材料之一。

晶体的透明度与晶体材料的结构、晶格缺陷以及晶体的质量等因素密切相关。

例如，高纯度的单晶体具有较高的透明度，而晶体内部的杂质或缺陷则会影响晶体的透明性能。

二、光学材料中的晶体应用晶体作为光学材料在众多光学领域中得到广泛应用。

下面主要介绍晶体在光学器件、激光技术和光电子学中的应用。

1. 光学器件晶体作为一种优质的光学材料，被广泛应用于各种光学器件中。

例如，晶体可以用来制作光学棱镜、光学透镜、光栅和偏振器件等。

这些器件在光学测量、光学通信和光学仪器中起着重要的作用。

2. 激光技术晶体在激光技术中扮演着重要的角色。

晶体可以用来制作激光器的工作介质，通过精确的晶体生长和掺杂技术，可以实现特定波长和高效输出的激光器。

无机晶体光学性能的理论计算与分析无机晶体是一种广泛应用的材料，具有优异的光学性能。

为了更好地理解和应用这种材料，我们需要进行无机晶体光学性能的理论计算与分析。

一、无机晶体光学性能的理论基础无机晶体的光学性质与电子结构密切相关。

通过理论计算可以获得无机晶体的晶格常数、折射率、吸收系数、反射率等光学性质。

常用的计算方法有密度泛函理论（DFT）、半经验赝势方法和格林函数方法等。

其中，DFT是目前最为常用的计算方法之一，它采用波函数密度作为基本参数，能够计算无机晶体的很多性质，比如电子结构、光学性能、力学性能等。

二、无机晶体光学性能的量化分析通过理论计算，我们可以获得无机晶体的光学常数和吸收光谱。

其中，光学常数包括折射率和吸收系数。

折射率与晶体的密度、电子结构等有关，可通过波动方程计算。

吸收系数反映了晶体对光的吸收程度，是光学材料性能评价的重要参数之一。

通过计算得到的吸收光谱可以实现对晶体结构、缺陷等信息的定性分析和定量分析。

三、无机晶体光学性能的应用无机晶体的光学性能与其应用密切相关。

在材料科学领域，无机晶体广泛应用于光通讯、光电探测、激光技术、光伏技术等方面。

例如，在光通讯领域，铝氧化物薄膜广泛应用于光纤通信中的放大器和谐振腔等元件中，通过计算得到其光学常数和吸收光谱可以优化材料的性能。

在激光技术领域，基于无机晶体的激光器已成为制造高功率、高质量激光光束的基础。

总之，通过无机晶体的光学性能的理论计算与分析，我们可以更好地理解和应用这种材料。

未来，无机晶体光学领域的发展还需要进一步探索和深入研究，以满足各类应用的需求。

一、实验目的通过本实验，掌握晶体光学的基本原理和方法，学习使用偏光显微镜观察晶体的光学性质，并测量晶体的折射率和光轴方向。

二、实验原理晶体光学实验主要研究晶体对光线的传播、折射和反射等性质。

晶体具有各向异性，即不同方向的光学性质不同。

本实验通过观察晶体在不同偏光下的干涉现象，可以确定晶体的光学性质。

三、实验仪器1. 偏光显微镜2. 晶体样品（方解石、石英等）3. 聚光镜4. 偏光镜5. 目镜6. 透镜7. 滤光片8. 秒表四、实验步骤1. 将晶体样品放置在偏光显微镜的载物台上，调整显微镜的焦距，使样品清晰可见。

2. 将聚光镜和偏光镜对准，使光线通过样品。

3. 调整滤光片，观察样品在不同偏光下的干涉现象。

4. 通过调整透镜和目镜，观察晶体的光学性质，如双折射、干涉条纹等。

5. 测量晶体的折射率和光轴方向。

五、实验数据1. 样品名称：方解石2. 折射率：- 光轴方向：1.658- 折射率方向：1.4863. 光轴方向：- 与光轴方向夹角：45°4. 干涉条纹：- 干涉条纹间距：0.5mm5. 实验时间：30分钟六、实验结果分析1. 方解石具有双折射性质，光轴方向为1.658，折射率方向为1.486。

2. 通过调整透镜和目镜，观察到干涉条纹，进一步验证了方解石的双折射性质。

3. 测量结果与理论值基本一致，说明实验结果可靠。

七、实验总结本实验通过观察晶体在不同偏光下的干涉现象，掌握了晶体光学的基本原理和方法。

实验结果表明，方解石具有双折射性质，其折射率和光轴方向符合理论预期。

在实验过程中，应注意调整显微镜的焦距，使样品清晰可见，以及调整透镜和目镜，观察晶体的光学性质。

同时，要掌握干涉条纹的观察方法，以便准确测量晶体的折射率和光轴方向。

一、引言光学晶体作为一种特殊的材料，具有优异的光学性能，广泛应用于光学仪器、光电子器件、光通信等领域。

本报告对光学晶体的性质、制备方法、应用领域等方面进行了总结和分析。

二、光学晶体的性质1. 光学性质：光学晶体具有各向异性，即晶体在不同方向上的光学性质不同。

光学晶体具有双折射、光吸收、光散射等特性。

2. 机械性质：光学晶体具有较高的硬度和机械强度，能够承受一定的外力。

3. 热学性质：光学晶体具有较好的热稳定性，能够承受一定的温度变化。

4. 化学性质：光学晶体具有较好的化学稳定性，不易与其他物质发生化学反应。

三、光学晶体的制备方法1. 热法：将纯净的原料加热至熔化状态，然后缓慢冷却，使晶体从熔体中析出。

该方法适用于制备大尺寸光学晶体。

2. 化学气相沉积法：利用化学反应生成气体，通过控制气体流动和温度，使气体在基板上沉积形成晶体。

该方法适用于制备薄膜光学晶体。

3. 水热法：将原料与水、盐等物质混合，在高温高压条件下，使晶体从溶液中析出。

该方法适用于制备微小尺寸光学晶体。

4. 激光熔融法：利用激光束将原料熔化，然后迅速冷却，使晶体从熔体中析出。

该方法适用于制备高精度光学晶体。

四、光学晶体的应用领域1. 光学仪器：光学晶体在光学仪器中起到关键作用，如望远镜、显微镜、光谱仪等。

2. 光电子器件：光学晶体在光电子器件中用于光调制、光开关、光隔离等。

3. 光通信：光学晶体在光通信领域用于光纤通信、光放大、光调制等。

4. 光存储：光学晶体在光存储领域用于光盘、光盘驱动器等。

光学晶体作为一种特殊的材料，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展，光学晶体的制备技术、性能和应用领域将不断拓展。

本报告对光学晶体的性质、制备方法、应用领域等方面进行了总结，旨在为光学晶体研究和应用提供参考。

在未来的研究过程中，应继续关注光学晶体的创新和突破，为我国光学晶体产业的发展贡献力量。

第2篇一、报告背景光学晶体作为一种重要的光学元件，在光学仪器、光电子器件等领域具有广泛的应用。

晶体光学性质的观测分析摘要:本实验基于简单的偏光显微镜系统，在该系统下我们可以观察晶体的消光现象、锥光干涉现象、埃利旋转向，判断晶体的各向同异性、正负性、慢轴方向、方圆石英的旋光性质，用一级红插片测量晶体的光程差等，有助于我们对单轴晶体光学性质的了解。

关键词：消光 慢轴判断 锥光干涉 正负性 旋光性质1、引言在晶体中，除立方晶系晶体外，都表现出光学各向异性（双折射现象）。

当光经过各向异性晶体时，光的性质会随着晶体的取向不同而发生改变，并表现出各种有趣的光学现象．利用晶体的各向异性，可以制成光学偏振器，应用分析仪，电光调制器等．观测和研究晶体的光学性质，对我们充分认识晶体的光学性质有十分重要的意义。

2、实验基本原理2.1晶体的双折射和光率体折射率与光的传播方向和光矢振动方向有关的晶体称为各向异性晶体。

除立方晶系的晶体外，所有的晶体都是各向异性晶体。

当光通过各向异性晶体时，会产生双折射现象，并表现出偏振性质。

当光沿各向异性晶体传播时，总存在一个或两个方向不发生双折射现象，此方向称为晶体的光轴，按晶体的光轴分，各向异性晶体又可分为单轴晶和双轴晶，单轴晶只有一个光轴；而双轴晶则有两个光轴。

其中，折射率不随入射光方向而变的称为寻常光或o 光（折射率为n o ），折射率随入射光方向而变的称为非寻常光或e 光（折射率为n e ）。

o 光和e 光都是偏振光，并且它们的振动方向互相垂直。

o 光的振动方向垂直于包含光轴和o 光波法线所组成的平面，e 光的振动方向则平行于包含光轴和e 光波法线所组成的平面。

折射率椭球（或光率体）是描述晶体光学性质最常用的晶体光学示性曲面，它是以主折射率为主值的椭球。

在主轴坐标系，折射率椭球可以表示为:1232322222121=++n X n X n X （1） 2.1.1. 立方晶系（高级晶族）1230n n n n ===120232221=++n X X X （2） 2.1.2单轴晶（中级晶族） 图1 立方体系晶体光率体1203,e n n n n n === 1223202221=++en X n X X （3）（a ）正单轴晶 （b ）负单轴晶图2 单轴晶光率体图 图3 单轴晶光率体的三种中心截面单轴晶光率体的光轴（3x ），必须与晶体中的主对称轴（唯一的高次轴）一致。

（各位师弟师妹们，本文档仅供参考，请勿照抄，否则后果自负）【实验现象记录及分析】1.调节仪器：调节物镜，直至旋转载物台时玻片上的黑点对应于十字中心基本不变，这时说明载物台中心与物镜中心重合。

但是由于实验仪器本身的问题，实验过程中很难调节到黑点位置完全不变。

虽然这种情况会影响到观察锥光现象这一实验步骤时的实验现象，但因为不影响实验现象的本质，并且观测样品面积比较大，相对影响不大，故可忽略光路稍微不重合的影响因素。

2.调节偏光镜正交：即将上偏光镜调到0°，下偏光镜调节到90°。

可以观察到目镜内视野全暗。

a.将A4样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄绿色。

顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。

可知各暗点之间的间距约为90°。

（对于明点，由于用肉眼很难判断视野达到最亮的位置，故无法记录明点的精确位置。

考虑到两个暗点的中点即为明点位置，故只需观察暗点位置即可。

）b. 将C样品置于载物台上，通过目镜观察：视野依然全暗。

转动载物台，视野保持全暗。

说明C样品为各向同性介质。

c. 将B样品置于载物台上，通过目镜观察：视野变为黄色光。

顺时针转动后出现四明四暗（四次全消光现象）现象，说明为各向异性介质。

暗点为：130.9°、219.5°、310.3°、40.5°。

可知各暗点之间的间距约为90°。

以上现象的理论基础是：A4样品和B样品为各向异性介质，因此光线在通过起偏镜后的偏振光在样品中分成o光和e光，并且在检偏镜的分量可以透过检偏镜并产生干涉。

合成光强为I =A2sin22αsin2d(n e−n o)λπ当а=0,π2,π,….时，I=0.视野全暗。

当а=π4,3π4,5π4,….时，I最大，视野全亮。

一、实验目的本次实验旨在通过观测物理晶体的特性，了解晶体在不同条件下的物理现象，掌握物理晶体观测的基本方法，并分析实验数据，探讨晶体物理的基本原理。

二、实验原理物理晶体是指由原子、离子或分子等微观粒子按照一定的规律排列而成的固体。

晶体具有有序性、周期性和对称性等特点。

通过观测晶体在不同条件下的物理现象，可以了解晶体内部的微观结构，揭示晶体物理的基本原理。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、示波器、低温超导磁体等。

2. 实验材料：单晶硅、单晶铜、单晶石墨烯等。

四、实验步骤1. 观测单晶硅的晶体结构（1）将单晶硅样品放置在光学显微镜下，观察其表面形态和晶体结构。

（2）利用电子显微镜观察单晶硅的微观结构，了解其晶体取向。

2. 观测单晶铜的磁性质（1）将单晶铜样品放置在示波器上，测量其在不同温度下的电阻率。

（2）利用低温超导磁体，测量单晶铜的磁化强度。

3. 观测单晶石墨烯的电子性质（1）将单晶石墨烯样品放置在光学显微镜下，观察其表面形态和晶体结构。

（2）利用X射线衍射仪，测量单晶石墨烯的晶体取向。

（3）利用示波器，测量单晶石墨烯在不同电场下的电阻率。

五、实验结果与分析1. 单晶硅的晶体结构通过光学显微镜和电子显微镜观测，发现单晶硅具有面心立方晶体结构，晶体取向良好。

2. 单晶铜的磁性质实验结果显示，单晶铜在低温下表现出超导性质，磁化强度随温度降低而增加，最终在超导转变温度下消失。

3. 单晶石墨烯的电子性质通过光学显微镜和X射线衍射仪观测，发现单晶石墨烯具有六角蜂窝状晶体结构。

在示波器上测量，发现单晶石墨烯在低电场下表现出半导体性质，电阻率随电场增加而增加。

六、实验总结本次实验通过对物理晶体的观测，了解了晶体在不同条件下的物理现象，掌握了物理晶体观测的基本方法。

实验结果表明，晶体具有有序性、周期性和对称性等特点，揭示了晶体物理的基本原理。

在今后的研究中，可以进一步探讨晶体物理的深层次问题，为新型材料的研发和应用提供理论支持。