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尼柯耳稜鏡

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意大利波隆那波隆那大學「Luigi Bombicci Museum」礦物學收藏中的尼柯耳稜鏡。
尼柯耳稜鏡中光傳播的示意圖,顯示了非偏振光分為普通的和異常偏振的光。

尼柯耳稜鏡(英語:Nicol prism)是一種偏振器。它是一種由方解石晶體製成的光學器件,用於將普通光轉換為平面偏振光。它的製作管道是通過全反射消除其中一條光線,即普通光線被消除,只有異常光線穿過稜鏡

它是第一種偏振稜鏡,由愛丁堡威廉·尼柯耳(1770-1851)於1828年發明。

機制

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尼柯耳棱鏡由冰島晶石英語Iceland spar(一種方解石)的菱面體晶體組成,該晶體相對於晶體軸以68°的角度切割,再次對角線切割,然後使用一層透明的加拿大香脂作為膠水重新連接[1]

非偏振光線通過晶體的側面進入,並被方解石的雙折射特性分成兩條正交偏振、方向不同的光線。「普通」光線或「o光線」在方解石中的折射率為no =1.658,因為其在膠層處(折射率n=1.550)的入射角超過了介面的臨界角,因此在方解石-膠介面處發生全反射。於是它帶有一些折射,穿過棱鏡上半部分的頂側。「異常」光線或「e光線」在方解石晶體中的折射率較低(ne=1.486),並且不會在介面上完全反射,因為它以低於臨界角撞擊介面。當「e光線」穿過介面進入稜鏡的下半部分時,它只會經歷輕微的折射或彎曲。它最終以平面偏振光的形式離開稜鏡,在離開稜鏡的另一側時經歷另一次折射。假設方解石稜柱角已被適當切割,則兩條出射光線具有相互垂直的偏振,但較低的光線或「e光線」,因為它再次沿原始水準方向傳播,因此更常用於進一步的實驗。 上光線或「o光線」的方向與其原始方向大不相同,因為它在膠水介面處單獨發生全反射,並在稜鏡上側出射時發生最終折射。

使用

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尼柯耳棱鏡曾廣泛應用於礦物學顯微鏡偏振測量,術語「使用交叉尼柯耳」(縮寫為「XN」)仍用於指觀察放置在正交取向偏振器之間的樣品。 然而,在大多數儀器中,尼柯耳稜鏡已被其它類型的偏振器所取代,如寶麗來片和格蘭-湯普遜稜鏡

參考資料

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  1. ^ Greenslade, Thomas B. Jr. Nicol Prism. Kenyon College. [23 January 2014]. (原始內容存檔於2017-12-21).