Egytengelyű kristályok

A kristályokat egytengelyűeknek nevezzük, amelyek optikai tulajdonságaiegy bizonyos irányban forgásszimmetriával rendelkeznek , amelyet a kristály optikai tengelyének neveznek.

Az egytengelyű kristályok közé tartozik minden tetragonális , hatszögletű és romboéder rendszerű kristály . A köbös rendszer kristályai optikailag optikailag izotrópok .

Leggyakrabban az egytengelyű kristály kifejezést olyan optikai tulajdonságokkal kapcsolatban használják, mint a kettős törés . Tehát ha a fény egy egytengelyű kristály optikai tengelye mentén terjed, akkor kettős törés nem következik be. Ha azonban a fénysugár nem párhuzamos az optikai tengellyel, akkor a kristályon áthaladva két részre szakad: közönségesre és rendkívülire , amelyek egymásra merőlegesen polarizáltak .

Tehát az izlandi spar [1] , amely egyfajta kalcit (kalcium-karbonát - CaCO 3 ), meglehetősen nagy és optikailag tiszta kristályok formájában fordul elő a természetben. Rendes törésmutatója n o = 1,6585, rendkívüli n e = 1,4863 (a sárga vonalra). Az n o és n e nagy különbsége miatt az izlandi sparban a kettős törés nagyon hangsúlyos. Az izlandi sparkristályok a legalkalmasabbak a kettős törés kimutatására, és a legjobb anyag polarizáló prizmák és egyéb polarizáló eszközök készítéséhez, de ma már sok más hasonló tulajdonságú természetes és mesterséges kristály is ismert.

Kristályos tengely

Az izlandi sparkristályok a hatszögletű rendszerhez tartoznak, de különféle formákban fordulnak elő. Mindegyik kristály könnyen romboéder alakúra osztható , amelyeket hat hasonló paralelogramma határol 78°08' és 101°52' szöggel (lásd az ábrát). Két szemközti A és B csúcsban három tompaszög oldalai konvergálnak, a többiben - egy tompa és két hegyesszög oldalai. Az A és B pontokon átmenő , az ezekben a pontokban összefutó élekhez egyformán hajló egyenest az izlandi sparkristály krisztallográfiai tengelyének nevezzük , és bármely vele párhuzamos egyenes ennek a kristálynak az optikai tengelye lesz .

A permittivitás tenzor

A dielektromos permittivitás összekapcsolja az elektromos indukciót és az elektromos térerősséget . Az elektromosan anizotróp közegekben az erősségvektor egy komponense nemcsak az elektromos indukciós vektor ugyanazon komponensére hathat , hanem más összetevőit is előállíthatja . Általában az áteresztőképesség egy tenzor , $\mathbf {D}$ $\mathbf {E}$ $E_{i}$ $D_{i}$ $D_{j}(j\neq i)$

A kristályban terjedő elektromágneses hullám (fénysugár) elektromos térerősségvektora és elektromos térindukciós vektora az optikai tengely mentén Е ιι , D ιι komponensekre és az arra merőleges Е ↓ , D ↓ komponensekre bontható . $\mathbf {E}$ $\mathbf {D}$ $E_{i}$

Ekkor D ιι = ε ιι E ιι és D ↓ = ε ↓ E ↓

ahol ε ιι és ε ↓ . - állandók, amelyeket a kristály hossz- és keresztirányú permittivitásának nevezünk. Erre a két mennyiségre csökken az egytengelyű kristály permittivitási tenzora .

Fő rész

Azt a síkot, amelyben a kristály optikai tengelye és a hullámfront normál N-je fekszik , a kristály fő szakaszának nevezzük . [2]

Ha az elektromos tér indukciós vektora merőleges a fő szakaszra, akkor a hullám sebessége nem függ terjedésének irányától, és az ilyen hullámot közönségesnek nevezzük . Ha az elektromos tér indukciós vektora a fő szakaszban található, akkor a hullám terjedési sebessége a normál hullám irányának változásával változik, ezért egy ilyen hullámot rendkívülinek nevezünk . $\mathbf {D}$ $\mathbf {D}$

Hullámlemezek

Az optikai felülettel párhuzamos orientációjú kristályból olyan hullámlemezt lehet létrehozni , amelyben nincs képtorzulás, hanem megváltozik a beeső hullám polarizációs állapota. Például egy negyedhullámú lemezt általában körkörös polarizáció létrehozására használnak lineárisan polarizált forrásból.

Az egytengelyű kristályok típusai

Az alábbi táblázat felsorolja a legismertebb egytengelyű kristályok fő törésmutatóit (590 nm-en).

Egytengelyű kristályok 590 nm hullámhosszon [3]
ahol n o a közönséges hullám törésmutatója n e a rendkívüli hullám törésmutatója

Anyag	Kristály rendszer	nem_ _	nem _	Δn_ _
Bárium-borát BaB 2 O 4	Trigonális	1,6776	1,5534	−0,1242
Beryl Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6	Hatszögletű	1.602	1.557	-0,045
Kalcit CaCO 3	Trigonális	1.658	1.486	-0,172
Jég H2O _ _	Hatszögletű	1.309	1.313	+0,004
Lítium-niobát LiNbO 3	Trigonális	2.272	2.187	-0,085
Magnézium-fluorid MgF 2	négyszögű	1.380	1.385	+0,006
Kvarc SiO 2	Trigonális	1.544	1.553	+0,009
Rubin Al 2 O 3	Trigonális	1.770	1.762	-0,008
Rutil TiO 2	négyszögű	2.616	2.903	+0,287
Zafír Al 2 O 3	Trigonális	1.768	1.760	-0,008
Szilícium-karbid SiC	Hatszögletű	2.647	2.693	+0,046
Turmalin (komplex szilikát)	Trigonális	1.669	1.638	−0,031
Cirkon , magas ZrSiO 4	négyszögű	1.960	2.015	+0,055
Cirkon alacsony ZrSiO 4	négyszögű	1.920	1.967	+0,047

Lásd még

Jegyzetek

↑ angol. izland spar, sziget. silfurberg
↑ A főmetszet nem egy meghatározott sík, hanem párhuzamos síkok egész családja.
↑ Elert , Glenn Refraction . A fizika hipertankönyv . Letöltve: 2020. augusztus 18. Az eredetiből archiválva : 2017. június 6.

Irodalom

Sivukhin DV Általános fizika tanfolyam. — M. . - T. IV. Optika.
Landsberg G.S. Optika M., 2004