习题11.

1 偏振光和自然光的区别与联系，光进入非均质体时有什么特征?

答：自然光：直接由光源发出的光，其在垂直光传播方向的平面内，各方向上都有相等振幅的光波振动。

偏振光：在垂直传播方向的某个固定方向上振动的光波。

自然光或偏振光射入非均质体后将产生双折射现象，分解成两束传播速度不同，振动方向相互垂直的偏光。

2、晶轴、光学主轴、光轴、对称轴有什么不同?

答：晶轴是晶体元胞的三个基矢，反映晶体结构。

光学主轴，简称主轴。即二轴晶光率体的三个相互垂直而不等长的轴；其长度代表相应的三个主折射率，分别用Ng、Nm、Np表示。

光轴：当光线从某个特殊的方向通过非均质体时，不发生双折射现象，这个特殊的方向称为光轴。

对称轴：晶体结构的对称要素之一，是一假想的直线，物体绕该直线旋转一定角度后，可使相同部分重复。

3、简述光的反射、折射与折射率及其影响因素。

答：光的反射是指光在两种物质的界面上改变传播方向后又返回原来物质中的现象；其影响因素为：光的频率、两种物质的成分与界面平整度。

光的折射是光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，或者在同一种介质中折射率不同的部分传播时，由于波速的差异，而使光的传播方向改变的现象；折射与折射率有关。

折射率：光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率。n=sinr/sinβ，n为折射率，r为入射角，β为折射角。其数值随介质的性质、密度、光的波长、温度变化而变化。

4、折射率与光波传播速度、波长、全反射临界角之间有什么关系?

答：折射率：光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率，即n = c/v。其在介质中传播的速度v越大，折射率n越小。

根据光学公式可推得折射率与波长关系如下：λ'=λ/n(λ'为光在介质中的波长)根据n=sinr/sinβ，当光入射角大于或等于全反射临界角时，不存在折射现象。

5、什么叫光率体?它有几种类型?各有几种切面类型及其特点?

答：光率体是表示光波在晶体中传播时，光波振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指示体。

(1) 均值光率体－任何方向切面都是圆切面，其半径为折射率值N，光入射不发生双折射现象；

(2) 一轴晶光率体－只有一个光轴，即C轴；以Ne为旋转轴，No为半径组成的旋转椭球体——有三种主要切面：

A. 垂直光轴的切面：光率体切面为圆，其半径等于No，光波垂直这种切面入射(平行光轴入射)时，不发生双折射，不改变光波的振动方向, 其折射率等于No，一轴晶只有一个这样的圆切面。

B. 平行光轴的切面：光率体切面形状为椭圆，光波垂直此切面入射，发生双折射，分解成两种偏光，其振动方向必然平行椭圆切面的长短半径，相应地折射率为两个主折射率Ne和No，

C. 斜交光轴的切面：切面为椭圆形，光波垂直于此切面入射, 即斜交光轴入射，会发生双折射分解成两种偏光，其振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率分别为No′和Ne′，且总有一个为No；

(3) 二轴晶光率体——具有2个光轴，其晶胞参数即三个结晶轴各不相等，表示了它在三维空间方向的不均一性——有4种切面类型：

A 垂直光轴(⊥OA)的切面 ：切面为圆切面，只有一个半径Nm；垂直此切面入射的光不发生双折射，不改变光波振动方向；圆切面内任何振动方向上的折射率均等于Nm，双折率为零。

B 平行光轴面(//AP)的切面 ：即垂直Nm主轴的切面：为椭圆，即NgNp主轴面，其长半径为Ng，短半径为Np，光沿主轴Nm入射，产生双折射，分解为两束偏光

C 垂直Bxa的切面：切面为椭圆切面。当光率体为正光性时，NmNp为主轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxa方向入射)，发生双折射，分解形成两种偏光——必定分别平行椭圆切面长短半径Nm和Np，?N=Nm-Np; 当光率体为负光性时，NgNm为主轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxa方向入射)，发生双折射，分解形成两种偏光——必定分别平行椭圆切面长短半径Ng和Nm，?N=Ng-Nm

D 垂直Bxo的切面：切面为椭圆切面。当光率体为正光性时，NgNm为主轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxo方向入射)，发生双折射，分解形成2种偏光——必定分别平行椭圆

切面长短半径Ng和Nm，?N=Ng-Nm。

当光率体为负光性时，NmNp为轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxo方向入射)，发生双折射，分解形成2种偏光——必定分别平行椭圆切面长短半径Ng和Nm，?N=Nm-Np

6、什么叫光性方位?它有几种类型?各自的光性方位有何差异? 答：光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。

a 高级晶族——为等轴晶系，均质体矿物，光率体为圆球体，其光性方位与其3个结晶轴重合。

b. 中级晶族——为一轴晶光率体，光率体为旋转椭球体，其光性方位为：C轴||Ne，a轴和b轴||No,光率体呈直立状态存在中级晶族矿物中。

c. 低级晶族——为二轴晶光率体，光率体为三轴不等椭球体。其中斜方晶系的光性方位为：3个主轴与3个结晶轴相互垂直，具体对应关系因矿物而异。单斜晶系的光性方位为：3个主轴之一与b轴重合，其余2个主轴与另外2个结晶轴a、c斜交。三斜晶系的光性方位为：3个主轴与3个结晶轴均斜交，斜交角度与对应关系因矿物而异。

7、三大晶族，七个晶系矿物，哪些属于均质体、一轴晶、二轴晶矿物? 答：均质体——高级晶族——等轴晶系

一轴晶——中级晶族——六方晶系、四方晶系、三方晶系 二轴晶——低级晶族——斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系

8 获得偏振光的方法有哪些？简述相关的机理。

答：(1) 偏振起偏棱镜：使自然光入射晶体时，其中的一束线偏振光在偏振棱镜内发生全反射，而只出射一束线偏振光。

(2) 偏振分束棱镜：利用晶体的双折射，且光的折射角与光振动方向有关的原理，改变振动方向互相垂直的两束线偏振光的传播方向，从而获得两束分开的线偏振光。

(3) 波片：也称相位延迟器，能使偏振光的两个相互垂直的线偏振光之间产生一个相位延迟，从而改变光的偏振态。

(4) 偏振片的起偏作用。

9 O光和e光分别代表的是什么？两者有什么联系。

答：o光：一条遵守通常的折射定律(n1sini =n2sinr)，折射光线在入射面内，这条光线称为寻常光线(ordinary rays)。