介绍

晶体光学

各向异性光学媒质中光的传播情况，可由麦克斯韦方程组和表征物质各向异性的物质方程联立求解得到。通常讨论平面波情况，所得到的解析式一般较为复杂。当不考虑晶体的吸收和旋光性时，实用上多采用几何作图法求解,以折射率椭球、光波面两种曲面较常使用(见下文讨论）。

晶体光学研究常用的实验仪器是折射计、光学测角仪、偏光显微镜和分光光度计等。

晶体光学在晶体定向、矿物鉴定、晶体结构以及其他晶体光学现象（如非线性效应、光散射）的工作与研究中有重要应用。晶体光学元件，如各种起偏棱镜、补偿器等（见线偏振光、偏振光的干涉），则广泛应用于各种光学仪器和实验中。

光波相和光线

单色平面光波波阵面沿其法线方向传播的速度称为光波的相速度。光波的能量传播速度称为光线速度。人们眼睛观察到的光线传播方向就是光线速度方向。

对于非磁性单晶，平面光波的相速度在垂直于电位移D和磁场强度H的方向上,而光波的能量传播方向垂直于H和电场强度E。各向异性光学媒质的介电常数是一个二阶张量，D和E一般不平行，所以相速度v和光线速度vr的方向一般也不一致，其间的夹角α称为离散角,它是相速度（或光线速度）的方向和D(或E)的方向的函数（图1）。相速度和光线速度的数值一般也不相等，两者间的关系为v=vrcosα。

速度

光在真空中的传播速度 с与它在各向异性光学媒质中某方向的相速度v之比称为该方向的折射率,类似地，с与某方向的光线速度之比nr=с/vr，称为该方向的光线折射率。

双折射

双折射现象发现于1669年。当一平面光波从真空或从一媒质射入各向异性光学媒质时，一般会产生两个折射平面波，分别以相速度v'和v″传播。光线速度相应为v惤和v惥，这就是双折射。

入射角

以θi表示入射单色平面光波的入射角,θ惤和θ惥表示两折射波的折射角,v表示入射波的相速度，则两折射光的波矢均位于入射面内，且有即每一个折射波都遵从折射定律。但是现在v┡和v″分别依赖于θ惤和θ惥，并且两折射光线不一定在入射面内。这些都与各向同性光学媒质不同。

在正入射的特殊情况,θi=0，所以θ惤=θ惥=0,但v┡和v″并不相等，因此一般仍有两束折射光。

光轴与光线轴 　在非旋光性光学媒质中，给定一波矢方向k,一般只允许D振动平行于两个特定方向D┡和D″的单色平面波传播,它们有着不同的相速度和β值。D┡和D″为互相正交的单位矢量，并且都是k的函数,这就是晶体对光波传播的起偏作用(见本条折射率椭球节及图2）。但是存在某些特殊方向，单色平面波沿这些方向传播时,其D振动可在波阵面上取任意方向而相速度相同，这些方向称为各向异性光学媒质的光轴。

晶体光学

完全相似，当给定光线方向t时,一般只允许E振动平行于两特定方向E┡和E″的单色光线传播，它们有着不同的光线速度；相应的相速度也不相同。E┡和E″也互相正交，并且都是t的函数。但是存在某些特殊方向,单色光线沿这些方向传播时,其E振动可在垂直于t的平面上取任意方向而光线速度相同，这些方向称为各向异性光学媒质的光线轴。

单轴晶体