
【化】 Nicol prism
Buddhist nun; priestess
a branch of academic study; family; pass a sentence; section
【化】 family
【醫】 department; family; family systematic
【經】 accountant's department; division head; section
ear; erbium
【醫】 aures; auri-; auris; ear; ot-; oto-
prism
【化】 prism
【醫】 Pr.; prism; prisma
尼科耳棱鏡 (Nicol Prism) 是一種利用雙折射和全反射原理制成的光學器件,其主要功能是産生或檢測線偏振光。它是早期偏振光學儀器中的關鍵元件,由蘇格蘭物理學家威廉·尼科耳 (William Nicol) 于1828年發明。
基本定義與核心功能 (Basic Definition & Core Function) 尼科耳棱鏡由兩塊經過特殊切割和抛光的冰洲石(方解石,CaCO₃)晶體棱鏡,用加拿大樹膠粘合而成。其核心功能是作為一個起偏器或檢偏器:當非偏振光(自然光)入射時,它能透射出振動方向固定的線偏振光;當用于檢測時,它可以分析入射光的偏振狀态。
工作原理 (Working Principle) 尼科耳棱鏡利用了冰洲石的雙折射特性(将一束光分成振動方向相互垂直的尋常光(o光)和非常光(e光))和全反射原理。設計時,棱鏡的切割角度使得對于o光,加拿大樹膠層的入射角大于其臨界角,從而發生全反射并被棱鏡側面的黑色塗層吸收或偏折掉。而對于e光,其在樹膠層上的入射角小于臨界角,因此能夠穿過樹膠層并從棱鏡的另一端透射出去,成為高度偏振的線偏振光。
結構特點 (Structural Features) 标準的尼科耳棱鏡通常呈長菱形或平行四邊形截面。入射端面和出射端面被磨制成特定的角度(通常與棱鏡的光軸成特定關系),側面則塗黑以吸收被全反射的o光。加拿大樹膠的折射率介于冰洲石對o光和e光的折射率之間,這是實現o光全反射而e光透射的關鍵。
主要應用 (Main Applications) 曆史上,尼科耳棱鏡廣泛應用于偏振顯微鏡、旋光儀、橢圓偏振儀等光學儀器中,用于研究晶體、礦物、生物組織等的雙折射性質、旋光性以及物質的分子結構。雖然現代儀器中更多地使用偏振片(如偏振片)等更緊湊、廉價的偏振元件,但尼科耳棱鏡因其高消光比和良好的光學質量,在需要高偏振純度的特定研究領域仍有應用價值。
曆史背景與意義 (Historical Context & Significance) 威廉·尼科耳在1828年發明的這種棱鏡是偏振光學發展史上的一個裡程碑。它極大地便利了偏振光的産生和分析,推動了19世紀對光的波動性、晶體光學性質以及物質結構研究的飛速發展。其名稱“Nicol Prism”直接來源于發明者的姓氏。
來源參考 (Sources):
尼科耳棱鏡(Nicol prism)是一種基于晶體雙折射原理制成的偏振光學器件,主要用于産生或檢測線偏振光。以下是其詳細解釋:
尼科耳棱鏡由兩塊特定切割的方解石(冰洲石)晶體棱鏡黏合而成。方解石是一種雙折射晶體,其長度通常為寬度的三倍,兩端面經過研磨使主截面頂角調整為約68°。兩塊棱鏡通過加拿大樹膠(折射率約為1.55)黏合,樹膠的折射率介于方解石的尋常光(o光,折射率約1.658)和非常光(e光,折射率約1.486)之間。
由蘇格蘭物理學家威廉·尼科耳(William Nicol)于1828年發明,是早期偏振光學的重要器件。
尼科耳棱鏡通過巧妙的結構設計,結合雙折射和全反射原理,實現了高效的線偏振光分離。其核心優勢在于高偏振純度和廣泛適用性,至今仍被用于精密光學系統和實驗中。
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