第4章 晶体光学
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4.9 电光效应4.9.1 泡克尔(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应1. 电光效应二次电光效应( Kerr 效应):因外加电场使介质的光学性质(折射率)发生变化的效应。
2bE n =Δ线性电光效应( Pockels 效应):aE n =Δ其中:a 为线性电光系数其中:b 为二次电光系数...)(20++=−=ΔbE aE n E n n 若晶体具有对称中心,则无一次电光效应4.9.2电光张量4.9.2 电光张量可以通过晶体的折射率椭球的大小、形状和取向的变化,来描述外电场对晶体光学特性的影响:1323222121=++εεεx x x 逆介电张量:ijij εβ1=(主轴坐标系下,无外电场)1=j i ij x x β外电场作用下:1230322022101=++x x x βββ4.9.2 电光张量可以表示折射率椭球的大小、形状和取向的变化,将其外电场E 为函数展开:ij βΔ...0++=−′=Δq p ijpq k ijk ij ij ij E E h E γβββ--Pockels 表述方法其中:是三阶张量,线性电光系数;是四阶张量,二阶电光系数;ijk γijpq h 线性电光效应:kijk ij E γβ=Δij ij εβ1=是二阶对称张量:1222133132232112233322222111=+++++x x x x x x x x x ββββββ外电场作用下4.9.2 电光张量ij β是二阶对称张量:与未加外电场的情况下比较可得:⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫=Δ=Δ=Δ−=Δ−=Δ−=Δ121231322323033333022222011111βββββββββββββββ654321123223332211ββββββββββββ二重下标简化为单个下标ji ij ββ=jikijk γγ=ijk γ的独立分量从27个减少到18个jij i E γβ=Δ4.9.2 电光张量⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡ΔΔΔΔΔΔ321632661532551432441332331232221131211654321 E E E γγγγγγγγγγγγγγγγγγββββββ是6 x 3的矩阵,有18个独立分量,当晶体具有不同的对称性时,独立分量数目还要减少。
《晶体光学》重点内容1、可见光定义、波长范围及白光(名词解释)眼睛可以直接看见的一部分电磁波称为可见光,波长大致为390-770nm,白光是各种频率不同的单色光按一定比例组成的混合光。
2、自然光和偏振光(名词解释)直接自光源发出的光都是自然光,自然光是由无数个振动方向各异的光波复合而成,即在垂直自然光传播方向的平面内,各个方向上都有相等振幅的光波振动。
在垂直传播方向的某一固定方向上振动的光波,称为平面偏振光,简称偏光。
3、光的折射与全反射(名词解释)光从一种介质射入另一种介质时,传播方向发生改变的现象叫光的折射。
光从光密介质射向光疏介质,当入射角大于某一角度时,光在分界面上全部反射回原来介质的现象叫做全反射。
4、折射率定义、公式及折射率值的意义(名词解释)光在空气中的速度与在介质中的速度之比称为折射率。
5、均质体和非均质体定义及双折射(名词解释)高级晶族矿物晶体的光学性质各个方向相同,称为均质体矿物。
中级晶族和低级晶族矿物的光学性质随方向而异,称为非均质体矿物。
6、一轴晶和二轴晶定义及其特征(名词解释)非均质体矿物中,中级晶族矿物被称为一轴晶,低级晶族矿物被称为二轴晶,一轴晶平行高次对称轴方向光不发生双折射,二轴晶两个光轴在Ng、Np面内,且对称的位于Ng或Np两侧。
7、光率体定义(名词解释)光率体是表示光波在晶体中各个振动方向上折射率和双折射率变化规律的一个立体几何图形。
8、常光和非常光定义(名词解释)光在一轴晶中发生双折射,一束偏光的传播速度不随入射方向的改变而改变,即它的折射率为常数,这束偏光称为常光,以No表示。
另一束偏光的传播速度随入射方向的改变而改变,即它的折射率为变数,这一束偏光称为非常光,以Ne‘表示。
9、一轴晶光率体的光性符号及主要切面和特征Ne、No。
垂直光轴园切面(得儿它N=0)、平行光轴椭圆切面(德尔塔=Nmax)、斜交光轴椭圆切面。
10、二轴晶光率体主折射率、主轴、主轴面a。
大一晶体光学知识点晶体光学是光学学科中的重要分支之一,研究的是光在晶体中的传播和相互作用规律。
在大一阶段,我们初步接触到了一些基本的晶体光学知识,本文将介绍几个重要的知识点。
一、晶体的光学轴和主光轴晶体的光学轴指的是晶体在光学性能最好的方向,也是光在晶体中传播的优选方向。
主光轴则是与光学轴垂直的一个方向,在某些晶体中与光学轴重合,而在另一些晶体中与光学轴不一致。
光学轴的选择对光在晶体中的传播速度和偏振状态有重要影响。
二、晶体的偏振性质晶体可以对入射的光进行吸收、散射、透射和偏振转换等。
我们主要关注晶体的偏振性质,即晶体对偏振光的行为。
线偏振光是在一个特定平面上振动的光,而圆偏振光则是沿着圆周方向进行振动的光。
晶体可以将线偏振光转换为圆偏振光或者将圆偏振光转换为线偏振光,这种现象被称为光学转动。
三、晶体的双折射现象晶体双折射是指入射光线在晶体中发生折射后分为普通光和非普通光两束光线的现象。
普通光只沿着一个方向传播,而非普通光则沿着两个不同的方向传播。
这种现象是由于晶体中不同方向的折射率不同所引起的。
双折射现象的强度和方向与晶体的结构和性质密切相关。
四、晶体的偏振光与晶体坐标系的关系在晶体光学中,晶体的偏振光与晶体的坐标系之间存在一定的关系。
晶体坐标系是用来描述晶体的组分和性质的坐标系,它与晶体的晶胞结构有关。
通过晶体的坐标系可以确定入射光和折射光的偏振状态,以及光在晶体中的传播方向和传播速度。
五、晶体的光学仪器与应用晶体光学的知识在实际生活和科学研究中有着广泛的应用。
晶体可以被用来制造偏光器、滤光片和检偏器等光学仪器,以实现光的调控和分析。
此外,晶体光学还应用于光通信、激光技术、光学显微镜和光学仪器等领域,为我们的科学研究和技术发展提供了重要支持。
总结:以上就是大一晶体光学的几个重要知识点,包括晶体的光学轴和主光轴,晶体的偏振性质,晶体的双折射现象,晶体的偏振光与晶体坐标系的关系以及晶体光学的应用等。
实验四单偏光镜下的晶体光学性质——矿物边缘、贝克线、糙面及突起(2学时,验证性) 一、预习内容:矿物的边缘、贝克线、糙面及突起特征,闪突起现象二、目的要求:1.进一步理解矿物边缘、贝克线、糙面、突起及闪突起的含义;2. 根据矿物边缘、糙面和贝克线移动方向来区分突起等级。
3. 学会应用贝壳线移动规律确定相邻矿物折光率的相对大小及其突起正负;4. 了解闪突起及折射率色散的特征。
三、实验内容:1.观察矿物的边缘、贝克线、糙面及突起薄片号:(3210) 石英、白云母和萤石(3460) 普通角闪石(1103) 橄榄石、单斜辉石(3480) 石榴石根据以上矿物边缘轮廓、糙面特征及突起高低,确定它们的突起等级和突起正负。
2.观察矿物闪突起现象薄片号:(3140) 方解石(3210) 白云母3.用贝壳线、色散效应法比较相邻矿物折光率的高低四、实验提示:1.矿物的边缘、贝克线的观察在单偏光镜下,从岩石薄片中找相邻两个折射率不同的物质接触处,置于视域中心,缩小缩光圈,在矿物边缘处可见到一条较黑暗的界限,即矿物的边缘;在边缘附近处还可见一条较明亮的细线,即贝克线。
2. 糙面的观察在单偏光镜下,可观察到某些矿物表面象粗糙皮革一样,不光滑,呈麻点状的现象,即糙面。
矿物与树胶折射率差值愈大,糙面愈显著,反之亦然。
如石榴石、橄榄石、萤石的糙面显著;而石英糙面就不显著。
3. 突起等级的观察(1) 根据矿物边缘、糙面的明显程度及突起高低,可将突起划分为六个等级,分别为负高突起、负低突起、正低突起、正中突起、正高突起和正极高突起。
(2) 观察贝克线的注意事项贝克线是矿物颗粒黑暗边缘附近的明亮细线,不仔细观察难于发现。
在观察贝克线时要选择颗粒较清洁的边缘部分,将其移至视域中心,适当缩小锁光圈,微微提升镜筒或下降物台,这样贝克线会显得更清晰。
观察矿物与树胶之间的贝克线移动方向,可确定矿物突起正负;结合糙面、边缘的明显程度,可确定矿物突起等级。