Jednoosé krystaly

Krystaly se nazývají jednoosé , jejichž optické vlastnosti mají rotační symetrii kolem určitého směru, který se nazývá optická osa krystalu.

Jednoosé krystaly zahrnují všechny krystaly tetragonálních , šestihranných a romboedrických systémů . Krystaly kubické soustavy jsou opticky opticky izotropní .

Nejčastěji se termín jednoosý krystal používá v souvislosti s takovou optickou vlastností, jako je dvojlom . Pokud se tedy světlo šíří podél optické osy jednoosého krystalu), pak k dvojlomu nedojde. Pokud však paprsek světla není rovnoběžný s optickou osou, pak se při průchodu krystalem rozdělí na dva: obyčejný a mimořádný , které budou vzájemně kolmo polarizované .

Takže islandský jitrocel [1] , což je druh kalcitu (uhličitan vápenatý - CaCO 3 ), se v přírodě vyskytuje ve formě poměrně velkých a opticky čistých krystalů. Jeho obyčejný index lomu n o = 1,6585, mimořádný n e = 1,4863 (pro žlutou čáru). Vzhledem k velkému rozdílu v n o a n e je dvojlom v islandském nosníku velmi výrazný. Islandské spar krystaly jsou nejvhodnější pro demonstraci dvojlomu a jsou nejlepším materiálem pro výrobu polarizačních hranolů a dalších polarizačních zařízení, ale dnes je známo mnoho dalších přírodních i umělých krystalů s podobnými vlastnostmi.

Krystalografická osa

Krystaly islandských nosníků patří do hexagonálního systému, ale vyskytují se v různých formách. Každý krystal lze snadno rozdělit do romboedrického tvaru ohraničeného šesti podobnými rovnoběžníky s úhly 78°08' a 101°52' (viz obr.). Ve dvou protilehlých vrcholech A a B se strany tří tupých úhlů sbíhají, ve zbytku - strany jednoho tupého a dvou ostrých. Přímka procházející body A a B a stejně nakloněná k okrajům sbíhajícím se v těchto bodech se nazývá krystalografická osa krystalu islandského nosníku a jakákoli přímka s ní rovnoběžná bude optickou osou tohoto krystalu.

Tenzor permitivity

Dielektrická permitivita spojuje elektrickou indukci a sílu elektrického pole . V elektricky anizotropních prostředích může složka vektoru síly nejen ovlivňovat stejnou složku vektoru elektrické indukce , ale také generovat jeho další složky . Obecně je propustnost tenzorem , $\mathbf {D}$ $\mathbf {E}$ $E_{i}$ $D_{i}$ $D_{j}(j\neq i)$

Vektor intenzity elektrického pole a vektor indukce elektrického pole elektromagnetické vlny (světelný paprsek) šířící se v krystalu lze rozložit na složky Е ιι , D ιι podél optické osy a složky Е ↓ , D ↓ , k ní kolmé. $\mathbf {E}$ $\mathbf {D}$ $E_{i}$

Potom D ιι = ε ιι E ιι a D ↓ = ε ↓ E ↓

kde ε ιι a ε ↓ . - konstanty, nazývané podélné a příčné permitivity krystalu. Právě na tyto dvě veličiny je redukován tenzor permitivity jednoosého krystalu.

Hlavní sekce

Rovina, ve které leží optická osa krystalu a normála N k čelu vlny, se nazývá hlavní řez krystalu. [2]

Pokud je vektor indukce elektrického pole kolmý na hlavní řez, pak rychlost vlny nezávisí na směru jejího šíření a taková vlna se nazývá obyčejná . Leží -li indukční vektor elektrického pole v hlavním řezu, pak se se změnou směru vlnové normály mění rychlost šíření vlny, proto se takové vlně říká mimořádná . $\mathbf {D}$ $\mathbf {D}$

Vlnové desky

Krystal, jehož optická osa je v orientaci rovnoběžné s optickým povrchem, lze použít k vytvoření vlnové desky , ve které nedochází ke zkreslení obrazu, ale ke změně polarizačního stavu dopadající vlny. Například čtvrtvlnná deska se běžně používá k vytvoření kruhové polarizace z lineárně polarizovaného zdroje.

Typy jednoosých krystalů

Níže uvedená tabulka uvádí hlavní indexy lomu (při 590 nm) některých nejznámějších jednoosých krystalů.

Jednoosé krystaly, při vlnové délce 590 nm [3]
kde n o je index lomu obyčejné vlny n e je index lomu mimořádné vlny

Materiál	Krystalový systém	ne _	ne _	Δn _
Boritan barnatý BaB 2 O 4	Trigonální	1,6776	1,5534	−0,1242
Beryl Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6	Šestihranný	1,602	1,557	-0,045
Kalcit CaCO 3	Trigonální	1,658	1,486	-0,172
Ledová H2O _ _	Šestihranný	1,309	1,313	+0,004
Lithiumniobát LiNbO 3	Trigonální	2,272	2,187	-0,085
Fluorid hořečnatý MgF2	čtyřúhelníkový	1,380	1,385	+0,006
Křemen SiO 2	Trigonální	1,544	1,553	+0,009
Rubín Al 2 O 3	Trigonální	1,770	1,762	-0,008
Rutil TiO2 _	čtyřúhelníkový	2,616	2,903	+0,287
Safír Al 2 O 3	Trigonální	1,768	1,760	-0,008
Karbid křemíku SiC	Šestihranný	2,647	2,693	+0,046
Turmalín (komplexní silikát)	Trigonální	1,669	1,638	-0,031
Zirkon , vysoký ZrSiO 4	čtyřúhelníkový	1,960	2,015	+0,055
Zirkon nízký ZrSiO 4	čtyřúhelníkový	1,920	1,967	+0,047

Viz také

Poznámky

↑ anglicky. island spar, isl. silfurberg
↑ Hlavní řez není konkrétní rovina, ale celá rodina rovnoběžných rovin.
↑ Elert , Glennův lom . Hypertextová učebnice fyziky . Získáno 18. srpna 2020. Archivováno z originálu dne 6. června 2017.

Literatura

Sivukhin DV Obecný kurz fyziky. — M. . - T. IV. Optika.
Landsberg G.S. Optics M., 2004