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簡(jiǎn)介
雙軸晶體的波面
特征
光學(xué)性質(zhì)
雙軸晶體的三個(gè)主介電系數都不相等，即ε≠ε≠ε，因而n≠n≠n。通常主介電系數按ε< ε<ε取值。這類(lèi)晶體之所以叫雙軸晶體，是因為它有兩個(gè)光軸，當光沿該二光軸方向傳播時(shí)，其相應的二特許線(xiàn)偏振光波的傳播速度（或折射率）相等。由波法線(xiàn)菲涅耳方程式可以證明，雙軸晶體的兩個(gè)光軸都在xOx平面內，并且與x軸的夾角分別為β和-β。對于β小于45°的晶體，叫正雙軸晶體，β大于45°的晶體，叫負雙軸晶體。由這兩個(gè)光軸構成的平面叫光軸面。
由電磁場(chǎng)理論已知，介電常數ε是表征介質(zhì)電學(xué)特性的參量。由固體物理學(xué)知道，不同晶體的結構具有不同的空間對稱(chēng)性，自然界中存在的晶體按其空間對稱(chēng)性的不同，分為七大晶系：立方晶系；四方晶系；六方晶系；三方晶系；正方晶系；單斜晶系；三斜晶系。由于它們的對稱(chēng)性不同，所以在主軸坐標系中介電張量的獨立分量數目不同，各晶系的介電張量矩陣形式如表所示。由該表可見(jiàn)，三斜、單斜和正交晶系中，主介電系數ε≠ε≠ε，這幾類(lèi)晶體在光學(xué)上稱(chēng)為雙軸晶體；三方、四方、六方晶系中，主介電系數ε=ε≠ε，這幾類(lèi)晶體在光學(xué)上稱(chēng)為單軸品體；立方晶系在光學(xué)上是各向同性的，ε=ε=ε。
雙軸晶體的錐折射現象
1832年，英國科學(xué)家哈密頓預言，當波矢 K與雙軸晶體一個(gè)光軸重合時(shí)，傳播的光能將分布在空心錐面上，出射光即為錐面光束，則在橫截平面上觀(guān)察可見(jiàn)到一個(gè)光環(huán)。這種現象后來(lái)被人所證實(shí)，但是170多年來(lái)這種現象只是作為光波動(dòng)說(shuō)的一種典型例證，而在實(shí)踐上卻沒(méi)有獲得應用。20世紀末期，我國的一些科技工作者對錐折射現象進(jìn)行了深入研究，不僅獲得了大張角的激光錐面光束，而且實(shí)現了錐光控制，可以進(jìn)行激光圓錐掃描，為錐折射現象的應用奠定了技術(shù)基礎。
光波沿雙軸晶體的一個(gè)光軸傳播
見(jiàn)下圖，平面A上的O點(diǎn)為光波入射點(diǎn)，在晶體內的光波矢 k與光軸N重合；平面π為 k的垂面，直線(xiàn)AB為平面Λ和平面π的交線(xiàn)，Q點(diǎn)為 k在平面π上的垂足，根據光波在非均勻介質(zhì)中的普遍傳播規律 D⊥ k，所以有
kD+ kD+ kD= 0
雙軸晶體的錐折射光線(xiàn)傳播圖
kεE+ kεE= 0
令矢量m=kεa+ kεc，式中，a、c為x、z方向的單位矢量，則有
mE+ mE = 0
上面的錐折射是在晶體內部，稱(chēng)為內錐形折射。如果用平行晶體薄片做實(shí)驗，晶片表面與一個(gè)光軸垂直，從薄片的出射光經(jīng)出射面再次產(chǎn)生折射，便形成圓筒光束。若晶片的入射面采用會(huì )聚光入射，在晶片出射面可產(chǎn)生圓錐面光束，稱(chēng)為外錐折射。早期用天然雙軸晶體做錐形折射實(shí)驗，得到的錐角較小，目前用人工雙軸晶體，比如KNbO，可以得到20°以上的全錐角；通過(guò)晶體的電光效應或幾何光學(xué)方法可以實(shí)現錐角的控制，制成圓錐掃描器。雙軸晶體的錐折射應用雖然目前還未被人們所重視，但是隨著(zhù)人造優(yōu)質(zhì)雙軸晶體的發(fā)展和激光技術(shù)的講瘩，錐折射現象有可能在制導和隱身測距方面得到應用。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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