
【化】 Nicol prism
Buddhist nun; priestess
a branch of academic study; family; pass a sentence; section
【化】 family
【医】 department; family; family systematic
【经】 accountant's department; division head; section
ear; erbium
【医】 aures; auri-; auris; ear; ot-; oto-
prism
【化】 prism
【医】 Pr.; prism; prisma
尼科耳棱镜 (Nicol Prism) 是一种利用双折射和全反射原理制成的光学器件,其主要功能是产生或检测线偏振光。它是早期偏振光学仪器中的关键元件,由苏格兰物理学家威廉·尼科耳 (William Nicol) 于1828年发明。
基本定义与核心功能 (Basic Definition & Core Function) 尼科耳棱镜由两块经过特殊切割和抛光的冰洲石(方解石,CaCO₃)晶体棱镜,用加拿大树胶粘合而成。其核心功能是作为一个起偏器或检偏器:当非偏振光(自然光)入射时,它能透射出振动方向固定的线偏振光;当用于检测时,它可以分析入射光的偏振状态。
工作原理 (Working Principle) 尼科耳棱镜利用了冰洲石的双折射特性(将一束光分成振动方向相互垂直的寻常光(o光)和非常光(e光))和全反射原理。设计时,棱镜的切割角度使得对于o光,加拿大树胶层的入射角大于其临界角,从而发生全反射并被棱镜侧面的黑色涂层吸收或偏折掉。而对于e光,其在树胶层上的入射角小于临界角,因此能够穿过树胶层并从棱镜的另一端透射出去,成为高度偏振的线偏振光。
结构特点 (Structural Features) 标准的尼科耳棱镜通常呈长菱形或平行四边形截面。入射端面和出射端面被磨制成特定的角度(通常与棱镜的光轴成特定关系),侧面则涂黑以吸收被全反射的o光。加拿大树胶的折射率介于冰洲石对o光和e光的折射率之间,这是实现o光全反射而e光透射的关键。
主要应用 (Main Applications) 历史上,尼科耳棱镜广泛应用于偏振显微镜、旋光仪、椭圆偏振仪等光学仪器中,用于研究晶体、矿物、生物组织等的双折射性质、旋光性以及物质的分子结构。虽然现代仪器中更多地使用偏振片(如偏振片)等更紧凑、廉价的偏振元件,但尼科耳棱镜因其高消光比和良好的光学质量,在需要高偏振纯度的特定研究领域仍有应用价值。
历史背景与意义 (Historical Context & Significance) 威廉·尼科耳在1828年发明的这种棱镜是偏振光学发展史上的一个里程碑。它极大地便利了偏振光的产生和分析,推动了19世纪对光的波动性、晶体光学性质以及物质结构研究的飞速发展。其名称“Nicol Prism”直接来源于发明者的姓氏。
来源参考 (Sources):
尼科耳棱镜(Nicol prism)是一种基于晶体双折射原理制成的偏振光学器件,主要用于产生或检测线偏振光。以下是其详细解释:
尼科耳棱镜由两块特定切割的方解石(冰洲石)晶体棱镜黏合而成。方解石是一种双折射晶体,其长度通常为宽度的三倍,两端面经过研磨使主截面顶角调整为约68°。两块棱镜通过加拿大树胶(折射率约为1.55)黏合,树胶的折射率介于方解石的寻常光(o光,折射率约1.658)和非常光(e光,折射率约1.486)之间。
由苏格兰物理学家威廉·尼科耳(William Nicol)于1828年发明,是早期偏振光学的重要器件。
尼科耳棱镜通过巧妙的结构设计,结合双折射和全反射原理,实现了高效的线偏振光分离。其核心优势在于高偏振纯度和广泛适用性,至今仍被用于精密光学系统和实验中。
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