折射率面和光率體.ppt

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1、第三章折射率面和光率體第一節(jié)折射率面光在非均質晶體內傳播，光線速度，光的法線速度以及晶體的折射率均隨入射線的方向而異。將晶體各個方向的折射率測出，自同一中心向各個方向作一些線段，各線段的長度與各相應方向的折射率成比例，然后將所有線段的末端連結起來即得到一立體形態(tài)的曲面，此曲面稱為折射率面。由于光通過非均質晶體要產(chǎn)生雙折射，也就是說每一個方向的入射線均伴隨一對折射率，所以非均質晶體的折射率面，都是一種雙殼面，換言之，它們都是由兩個形態(tài)不同的曲面組合而成。利用晶體折射率儀求晶體的折射率面根據(jù)所欲研究晶體的對稱性，自晶體上按一定方位切下一塊或兩塊平行六面體薄板，將薄板置于玻璃半球上（如圖

2、3.2所示），轉動半球，即可測出薄板內各方向折射率的分布，如果縱橫取兩個以上的薄板，分別測定其中折射率的分布，即可求出該晶體的折射率面。圖3.2圖3.1晶體折射率儀1、高級晶族的折射率面取一塊等軸晶系礦物以任意方位切取一平行六面體薄板置于晶體折射率儀器的玻璃半球上，此時在望遠鏡的鏡筒內即出現(xiàn)明暗兩部分（如圖3.3所示），將鏡筒十字絲照準在明暗界線上，即可求得該礦物的折射率。換上其他方位的薄板，再轉動半球，此界線照舊不變。這就說明不論光從什么方向入射到等軸晶系礦物上，折射率始終是一個。非晶質體的情況也是如此。圖3.3轉動玻璃半球，此明暗界線始終固定不動。圖3.4球面所以非晶質體和等軸

3、晶系的折射折射率面是以測得的折射率按假定單位作為半徑所構成的球面。如圖3.3所示。2、中級晶族的折射率面中級晶族：三方晶系、四方晶系、六方晶系特征：只具備一個高次對稱軸（L3、L4或L6）。圖3.4石英晶體下面我們以中級晶族中的石英和方解石為例，來了解中級晶族的折射率面。（1）石英晶體的折射率面自石英晶體（如圖3.4所示）上平行于柱面，切取一片平行六面體薄板，將薄板放在晶體折射率儀的半球上，此時在鏡筒視域內即出現(xiàn)兩條界線（如圖3.5所示），一條界線是明亮區(qū)和半明亮區(qū)相鄰接，另一條界線是半明亮區(qū)與全暗區(qū)相鄰接。如圖3.6，轉動玻璃半球，一條界線保持不動，另一條界線則是移動的。當薄板中

4、的L3軸位于光的入射面內時，移動界線即向固定界線靠攏并且與它重合。圖3.5圖3.6繼續(xù)轉動半球，使L3軸逐漸與入射面呈斜角，視域中又出現(xiàn)兩條界線。當L3軸與入射面處于正交位置時，兩條界線相距最遠。若繼續(xù)轉動，移動界線又逐漸向固定界線靠攏，當轉動到距第一次重合位置180°處時，兩界線又重合一致。以上證明石英是一非均質體，它除去一特殊方向即L3軸方向外，光從其它方向入射時，都要發(fā)生雙折射，在鏡筒的視域內出現(xiàn)兩條界線。當光沿著石英的L3軸入射時，此時兩條界線重合，說明此方向未發(fā)生雙折射，此方向稱為光軸。轉動半球時，有一條界線始終固定不變。將鏡筒十字絲照準在此界線上，測知其折射率為1.54

5、4，此折射率不隨入射線方向的改變而改變，稱為常光折射率（No）。轉動半球到兩條界線相距最遠，將鏡筒十字絲照準在移動界線上，測出折射率為1.533，此折射率隨入射線方向的改變而改變，稱為非常光折射率（Ne）。兩折射率之差，Ne-No=0.009，是石英的最大雙折射率，是石英的主要光學常數(shù)之一。將帶有薄板的玻璃半球轉動360°，連續(xù)的測量每一方向上的兩個折射率，將測得的結果從同一中心以適當比例作許多線段，將線段末端聯(lián)結起來就得到兩曲線（如圖3.7所示），一是以No為半徑的圓NoNe曲線，相當于該薄板中常光折射率的分布，令一曲線是橢圓，相當于薄板中非常光折射率的分布。橢圓與圓切于兩點，聯(lián)

6、結兩點的直線，就是光軸的方向。圖3.7平行光軸的剖面光軸如果自石英晶體上平行其底軸面（0001）切取一塊薄片，同上操作，此時鏡筒視域內出現(xiàn)兩條界線，它們始終留在固定的位置，并且彼此保持最遠的距離。顯然，該薄板中的折射NeNo圖3.8垂直光軸的剖面率分布，是由兩個同心圓組成（如圖3.8所示），可以測知，一圓半徑是1.544，另一圓半徑石1.553。將圖3.7以光軸為軸轉動360°，則圓曲線轉動一周成一球面，橢圓曲線轉動一周成一壓扁的旋轉橢球，球面就是石英的常光折射率面，壓扁的旋轉橢球就是石英的非常光折射率面。球面內切于旋轉橢球面，聯(lián)結兩切點的直線，就是光軸的方向，光軸方向也就是石英的

7、高次對稱軸方向。由于此方向在晶體內只有一個，凡是知具備一根光軸的晶體稱為一軸晶。一軸晶有正負兩類，凡是Ne>No時即系正一軸晶，反之，若No>Ne時則系負一軸晶。石英是正一軸晶的代表，所有正一軸晶的折射率曲面都是雙殼面，是一個壓扁橢球面套在一個球面的外面。（2）方解石的折射率面方解石是負一軸晶，下面以它為例來了解一下負一軸晶的折射率面。平行L3和垂直L3各切一塊薄板。與求石英晶體折射率面的方法相同，我們也可以求得方解石的折射率面。NoNe平行L3的薄板上，測出常光折射