線偏振光雙色性晶體

通過(guò)雙折射晶體(有很多自然界的晶體，如方解石(又名冰洲石)，石英(又名水晶))等等，當(dāng)自然光入射后，分解為二束偏振光，故名雙折射晶體。以方解石為例，通過(guò)三個(gè)鈍角匯合的頂角并和三面成等角的方向稱光軸，光沿光軸方向傳播，不產(chǎn)生雙折射，沿其他方向，都產(chǎn)生雙折射。以包含光軸并與棱體自然裂開(kāi)面垂直的一個(gè)截面為例，這截面稱主截面。自然光在主截面內(nèi)分解為尋常光(簡(jiǎn)稱 o 光)、非常光(簡(jiǎn)稱 e 光)。o 光遵守折射定律，垂直通過(guò)晶體，其偏振垂直主截面;e 光不遵守折射定律，偏離 o 光而出射，其偏振平行主截面。這兩偏振光進(jìn)入空氣中后，為方便計(jì)，仍稱 o 光與 e 光。o 光與 e 光相距很近，如光束較粗，無(wú)法分開(kāi)。為了只要一種偏振光，需采用以下棱鏡。

取長(zhǎng)為寬約三倍的方解石， 將兩端面磨去一部分，使在主截面上銳角由 71° 減到 68°。再將晶體沿著短對(duì)角線切開(kāi)，一分為二。再將切開(kāi)面磨平拋光，然后再用加拿大樹(shù)膠粘合在一起。對(duì)于鈉黃光 λ=5893┱，e 光折射率為 ne=1.48641，o 光折射率 no=1.65836，而加拿大樹(shù)膠折射率為 nc=1.550，介乎二者之間。當(dāng)自然光從端面入射棱體，到達(dá)樹(shù)膠層斜面，由于 e 光折射率小，可以透過(guò)。而 o 光折射率大，到達(dá)樹(shù)膠層時(shí)入射角大于全反射角，被樹(shù)膠層全反射到邊緣，被黑色涂層吸收。透到空氣中只有 e 光，其偏振從出射方向的晶體端面看，是平行端面的短對(duì)角線的。入射、出射光束的發(fā)散角不能很大。出射光束發(fā)散角最大在 24° 左右，視所用光的波長(zhǎng)而定。再大會(huì)使 o 光在一邊透過(guò)，e 光在另一邊全反射，使偏振不純。在紫外線區(qū)工作，要將加拿大樹(shù)膠換以甘油或蓖麻油。尼科耳棱鏡的缺點(diǎn)是，由于兩端是斜面，入射光與透射光不在一條直線上，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡時(shí)，透射光線隨著轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng),接收處的位置要隨著調(diào)動(dòng)，很不方便。

將方解石或石英磨成光軸平行棱邊的直角三棱鏡兩塊，再用加拿大樹(shù)膠粘合。兩棱鏡中也可夾一空氣薄層。光從端面垂直入射，o 光在膠面上全反射，而 e 光能透過(guò)。由于光垂直入射端面，反射較小，透射光強(qiáng)。并且轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡，出射像可保持沒(méi)有橫向移動(dòng)。

將方解石磨成三塊三棱鏡，然后粘合在一起，通光面積比格蘭-湯普森棱鏡大?？臻g的發(fā)散角約 26°。有些高級(jí)的偏光顯微鏡的上、下偏光鏡，常用這種棱鏡。

雙像棱鏡同時(shí)產(chǎn)生 o、e 兩種偏振光。但它們的分離的角度比天然方解石棱體的 o、e 光較大。兩光可以同時(shí)用，亦可分開(kāi)用。

讓自然光以偏化角入射在二種不同透明媒質(zhì)的界面時(shí)，可得完全偏振的反射光與部分偏振的透射光。以空氣與玻璃為例，根據(jù)菲涅耳公式(見(jiàn)光在分界面上的折射和反射)，此偏化角(布儒斯特角)為 iP=arctgn。如n=1.5，iP=57°。最簡(jiǎn)單產(chǎn)生與檢查偏振光的偏振鏡是用安置兩塊玻璃。最好用黑色玻璃，或用一般玻璃，反面磨毛涂黑，以吸收透射光及阻擋從玻璃后面射來(lái)的光。自然光先以 iP 角射向下面一塊玻璃，產(chǎn)生偏振垂直入射面的反射光射向第二塊玻璃。當(dāng)上面的玻璃的入射面和下面的平行時(shí)，則可從上面玻璃見(jiàn)到反射光。但如上下玻璃的入射面互相垂直，由于垂直第一塊入射面的偏振成為平行第二塊入射面的偏振，不能被反射，觀察者雖隨第二塊轉(zhuǎn) 90° 角，亦看不到反射光，得黑視場(chǎng)。這里下面一塊稱起偏鏡，上面一塊稱檢偏鏡。只要能產(chǎn)生偏振光的一對(duì)器件，都可以達(dá)到起偏與檢偏作用。這偏光鏡雖簡(jiǎn)單，但入射光與出射光不在一條直線上，使用不便。如利用一堆玻璃片，使入射角也是 iP。由于經(jīng)多片玻璃反射，透射光接近偏振光，而且與入射光在同一個(gè)方向上，很方便。所用的玻璃堆片每片的質(zhì)量要好，表面平，光潔度好，以減少雜散光。