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第二章以电磁理论为基础，介绍双折射现象，第三章阐述双折射产生的一些特性，第四章介绍双折射在相关领域的一系列应用。

2  双折射的电磁理论

本章将从麦克斯韦的电磁理论基础出发介绍晶体的各向异性，并以单轴各向异性的晶体为例，分析光波作为一种电磁波，在晶体中的传播过程。

2.1  晶体的各向异性及介电张量

2.1.1  晶体的各向异性

晶体发生双折射的现象，说明晶体在光学性质上显示出各向异性，即它对不同方向光的振动表现出不同的性质。在晶体中，振动方向相互垂直的两束线偏振光，有着不同的传播速度和折射率，因而发生双折射。

从电磁理论观点来看，晶体这种特殊的光学性质是因为光波电磁场与晶体之间的相互作用。晶体在性质上的各向异性，实质上表示晶体与入射光电磁场之间相互作用的各向异性。物质在外界的电磁场作用下将发生极化，如果物质结构本身呈现出各向异性，物质的极化也将是各向异性的[3]。

许多非晶体物质，其分子或原子也具有不对称的方向性，但是由于它们在物质中的无规则运动和排列，整体上仍呈现出宏观上的各向同性。只有在外界一定方向力（电磁力或应力等）的作用下，它们的取向有可能出现一定的规则性，从而表现出各向异性。这就是晶体的各向异性。

2.1.2  晶体的介电张量

麦克斯韦电磁场理论中，用介电常数ε来表示物质极化的状况。对各向同性物质，ε是一个标量常数，并且由于电感强度D和电场强度E的关系

（2-1）

所以D和E的两个矢量方向一致。但在各向异性的晶体中，极化是各向异性的，因而ε的取值也和方向相关，这样必定会导致电感强度D和电场强度E有复杂的关