刘丽敏，陈 快，谢超然，李秀海

（北京化工大学理学院，北京100029）

1 引 言

负折射是指在介质界面处入射光线和折射光线在界面法线同侧的折射.说到负折射很多学生都会很陌生，从中学物理起学生就认为折射都是入射光线和折射光线在界面法线异侧的.负折射现象是左手性材料中的一种很有代表性的特殊现象，这方面的研究进展2003年曾被著名的Science期刊评为当年的十大科技进展之一[1].近年的研究表明，在普通右手性的各向异性材料（如普通晶体）中一定条件下也会形成负折射.本实验从教学的角度，用惠更斯作图法说明在普通单轴晶体中，适当条件下也存在负折射现象，并实验演示这种现象.

2 单轴晶体中存在负折射的基本原理

对于单轴晶体，因为e光的波矢与光线矢的方向一般不一致[2]，满足折射定律的是波矢，所以e光的折射光线一般不满足折射定律，适当条件下会出现负折射现象.

2.1 用惠更斯作图法定性说明负折射现象

图1[3－4]以正单轴晶体（no＜ne）为例说明负折射现象.图中α角是入射角，φ角是晶体光轴与界面的夹角.作图时，以真空中入射光BB′作为单位1，晶体中回转椭球次波面的半短轴则为1／ne，半长轴为1／no.当α较大时，BB′较长，晶体中画出次波面的尺度较大；α较小时，画出的次波面的尺度就较小.从图1（a）看到当α较大时，折射光线与入射光线在界面法线的异侧，是普通的正折射；当α小到一定程度时[图1（c）]，折射光线会与入射光线在界面法线的同侧，出现负……