尼科耳棱镜：原理、结构和应用

尼科耳棱镜是利用全反射原理将通过方解石晶体中的o光消去，只让e光透出而获得线偏振光的仪器。

尼科耳棱镜的结构如图3-17所示。取一块长度约为宽度三倍的方解石晶体，将两端磨去一部分使原为70°角的平行四边形ABCD变为68°角的平行四边形A'BC'D，然后沿垂直于A'BC'D面沿A'C'切开，并将切开的面磨成光学平面，再用加拿大树胶黏合起来，便是一个尼科耳棱镜。

图3-17 尼科耳棱镜

使用时，光线沿平行于棱A'D方向射入，入射面与光轴平行。入射光在前半个棱镜中产生o光和e光，其主截面均是A'BC'D。

加拿大树胶是黏合光学元件常用的一种透明物质，它对钠黄光的折射率为1.550，介于方解石o光的折射率(no=1.658)和e光的折射率(ne=1.486)之间，因此o光由方解石射到加拿大树胶层上时，属于光由光密介质射到光疏介质。o光约以76°的入射角射到树胶层上，由于入射角大于临界角(约70°)，o光在树胶层上产生全反射，反射光被涂黑的棱镜壁吸收。而对e光来说，是由光疏介质入射光密介质，不发生全反射，因此从尼科耳棱镜中透射出来的光就是和e光相应的线偏振光。(www.xing528.com)

尼科耳棱镜可用作检偏器，若光强为I0的线偏振光入射尼科耳棱镜，其振动方向与尼科耳棱镜的主截面夹角为θ，根据公式(3-3b)，透射出来的光强为I=I0cos2θ图3-18中N2和N1是两个尼科耳棱镜，其中N1作为起偏器，N2作为检偏器，当两个尼科耳主截面平行时，透射光有最大光强度；当两个尼科耳主截面相互垂直时(这种情形称正交尼科耳)，透射光强度为零，因此旋转N2将观察到与偏振片作检偏器时一样的结果。

图3-18 光通过两个尼科耳棱镜

如果入射光沿不同方向射入尼科耳棱镜，o光射到树胶层的入射角度就可能小于临界角而不产生全反射，因此尼科耳棱镜不适用于会聚光束或发散光束。此外，加拿大树胶对于紫外线是不透明的，所以尼科耳棱镜不适用于紫外线的研究。