
【化】 birefrigent effect
【計】 birefringence
【化】 birefraction; birefringence; double refraction
【醫】 birefringence; double refraction
effect
【醫】 effect
雙折射效應(Birefringence/Double Refraction)是光學現象中光波在特定介質内分裂為兩束傳播方向不同、振動方向相互垂直的偏振光的現象。該效應常見于各向異性晶體(如方解石、石英)或受機械應力的透明材料中,由介質的折射率與光波振動方向相關的特性引發。
從物理機制分析,雙折射源于介質内原子排列的非對稱性,導緻介電常數張量隨方向變化。根據麥克斯韋電磁理論,入射光在晶體中分解為尋常光(o光)和非尋常光(e光),兩者滿足不同的折射定律。數學上可表示為: $$ n_o eq n_e $$ 其中$n_o$為尋常光折射率,$n_e$為非尋常光折射率,兩者差異程度稱為雙折射率(Δn)。
該效應在工程領域應用廣泛,例如通過偏光顯微鏡觀測材料應力分布(光彈性效應)、液晶顯示器偏振控制,以及光纖通信中的偏振模色散補償技術。曆史上,惠更斯在1690年《光論》中首次系統描述方解石雙折射現象,馬呂斯于1808年發現偏振關聯性,為後續電磁波理論發展奠定基礎。
權威參考資料:
雙折射效應是光學領域的重要現象,指光進入各向異性材料時分裂為兩束偏振方向不同、傳播速度不同的折射光。以下從定義、原理、公式及實際應用等方面綜合說明:
雙折射效應主要表現為光在非立方晶體結構材料(如方解石、石英)或機械應力下的塑料中傳播時,分解為兩束正交偏振的折射光。這一現象由丹麥科學家Rasmus Bartholin于1669年在方解石中首次觀察到。
尋常光(o光)與非常光(e光)
光軸與單軸材料
材料中存在一個特殊方向(光軸),沿此方向傳播的光不發生雙折射,如方解石的光軸方向。
根據斯涅耳定律,兩種光的折射角分别滿足:
19世紀,菲涅耳結合光的橫波理論解釋了雙折射中的偏振現象,深化了對各向異性材料光學行為的理解。
示例:通過方解石觀察文字時,會看到雙重影像,這是雙折射最直觀的體現。
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