
【化】 birefrigent effect
【计】 birefringence
【化】 birefraction; birefringence; double refraction
【医】 birefringence; double refraction
effect
【医】 effect
双折射效应(Birefringence/Double Refraction)是光学现象中光波在特定介质内分裂为两束传播方向不同、振动方向相互垂直的偏振光的现象。该效应常见于各向异性晶体(如方解石、石英)或受机械应力的透明材料中,由介质的折射率与光波振动方向相关的特性引发。
从物理机制分析,双折射源于介质内原子排列的非对称性,导致介电常数张量随方向变化。根据麦克斯韦电磁理论,入射光在晶体中分解为寻常光(o光)和非寻常光(e光),两者满足不同的折射定律。数学上可表示为: $$ n_o eq n_e $$ 其中$n_o$为寻常光折射率,$n_e$为非寻常光折射率,两者差异程度称为双折射率(Δn)。
该效应在工程领域应用广泛,例如通过偏光显微镜观测材料应力分布(光弹性效应)、液晶显示器偏振控制,以及光纤通信中的偏振模色散补偿技术。历史上,惠更斯在1690年《光论》中首次系统描述方解石双折射现象,马吕斯于1808年发现偏振关联性,为后续电磁波理论发展奠定基础。
权威参考资料:
双折射效应是光学领域的重要现象,指光进入各向异性材料时分裂为两束偏振方向不同、传播速度不同的折射光。以下从定义、原理、公式及实际应用等方面综合说明:
双折射效应主要表现为光在非立方晶体结构材料(如方解石、石英)或机械应力下的塑料中传播时,分解为两束正交偏振的折射光。这一现象由丹麦科学家Rasmus Bartholin于1669年在方解石中首次观察到。
寻常光(o光)与非常光(e光)
光轴与单轴材料
材料中存在一个特殊方向(光轴),沿此方向传播的光不发生双折射,如方解石的光轴方向。
根据斯涅耳定律,两种光的折射角分别满足:
19世纪,菲涅耳结合光的横波理论解释了双折射中的偏振现象,深化了对各向异性材料光学行为的理解。
示例:通过方解石观察文字时,会看到双重影像,这是双折射最直观的体现。
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