当光到达两种介质的交界面时,既可能发生反射也可能产生折射。反射是指光线返回原介质的现象,其反射角始终与入射角相等。折射则是光线进入新介质后因折射率差异导致传播方向改变的过程。
光的反射和折射都发生在入射面内,也就是入射光线和界面法线构成的平面。
折射角、入射角正弦之比等于相对折射率:
也就是折射定律,它的另外一个名字我们可能听得比较少,Snell定律或Snell-Descartes 定律(斯涅尔-笛卡尔定律)。
那什么是双折射呢?
一束入射到介质中的光经折射后变为两束光,称为双折射。
需要特别说明的是,仅各向异性晶体具备这种特性——这类晶体的原子排列具有方向选择性,导致不同偏振方向的光线产生相异折射率。下图是一个机械振子模型,可以帮我们简单理解各向同性和各向异性。
折射后的两束光都是线偏振光。一束遵循折射定律,称为寻常光(o光ordinary ray),一束不遵循折射定律,称为非常光(e光,extraordinary ray)。
利用这种特性可以制作很多有用的光学器件,我们简单介绍两种。
比如,Wallaston棱镜,用两块方解石直角三棱镜构成:
光垂直入射第一直角棱镜(光轴垂直纸面)时,o/e光未分离但存在速差(方解石中e光速快);进入第二棱镜(光轴竖直)后o/e光互换角色,最终输出两束偏振正交且具夹角的线偏振光。Babinet-Soleil 补偿器,一块固定平面平行板+两片可移动楔形板(光轴方向与固定板垂直)
楔形板可以沿斜面滑动,因此有效厚度可以调节,可以用来调节光的相位延迟,实现相位补偿。
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