Cristale uniaxiale

Cristalele sunt numite uniaxiale , ale căror proprietăți optice au simetrie de rotație în jurul unei anumite direcții, numită axa optică a cristalului.

Cristalele uniaxiale includ toate cristalele sistemelor tetragonale , hexagonale și romboedrice . Cristalele sistemului cubic sunt izotrope optic optic .

Cel mai adesea, termenul de cristal uniaxial este folosit în legătură cu o astfel de proprietate optică precum birefringența . Deci, dacă lumina se propagă de-a lungul axei optice a unui cristal uniaxial), atunci birefringența nu va apărea. Cu toate acestea, dacă fasciculul de lumină nu este paralel cu axa optică, atunci, atunci când trece prin cristal, se va împărți în două: obișnuit și extraordinar , care vor fi polarizate reciproc perpendicular .

Deci spatul islandez [1] , care este un fel de calcit (carbonat de calciu - CaCO 3 ), apare în natură sub formă de cristale destul de mari și clare optic. Indicele său de refracție obișnuit n o = 1,6585, extraordinar n e = 1,4863 (pentru linia galbenă). Datorită diferenței mari în n o și n e , birefringența în spatul islandez este foarte pronunțată. Cristalele spate din Islanda sunt cele mai potrivite pentru demonstrarea birefringenței și sunt cel mai bun material pentru realizarea prismelor polarizante și a altor dispozitive de polarizare, dar acum sunt cunoscute multe alte cristale naturale și artificiale cu proprietăți similare.

Axa cristalografică

Cristalele spate din Islanda aparțin sistemului hexagonal, dar apar sub diferite forme. Fiecare cristal poate fi împărțit cu ușurință într-o formă romboedrică , delimitată de șase paralelograme similare cu unghiuri de 78°08’ și 101°52’ (vezi Fig.). În două vârfuri opuse A și B converg laturile a trei unghiuri obtuze, în rest - laturile unuia obtuz și două acute. Linia dreaptă care trece prin punctele A și B și înclinată în mod egal către marginile care converg în aceste puncte se numește axa cristalografică a cristalului spatar Islandei, iar orice linie dreaptă paralelă cu aceasta va fi axa optică a acestui cristal.

Tensorul de permitivitate

Permitivitatea dielectrică conectează inducția electrică și puterea câmpului electric . În mediile electric anizotrope , o componentă a vectorului de rezistență nu poate afecta numai aceeași componentă a vectorului de inducție electrică , dar poate genera și celelalte componente ale acestuia . În general, permeabilitatea este un tensor ,

Vectorul intensității câmpului electric și vectorul de inducție a câmpului electric al unei unde electromagnetice (rascicul de lumină) care se propagă într-un cristal pot fi descompuse în componente Е ιι , D ιι de-a lungul axei optice și componente Е ↓ , D ↓ , perpendiculare pe aceasta.

Atunci D ιι = ε ιι E ιι și D ↓ = ε ↓ E ↓

unde ε ιι și ε ↓ . - constante, numite permitivitățile longitudinale și transversale ale cristalului. La aceste două mărimi se reduce tensorul de permitivitate al unui cristal uniaxial.

Secțiunea principală

Planul în care se află axa optică a cristalului și normalul N față de frontul de undă se numește secțiunea principală a cristalului. [2]

Dacă vectorul de inducție a câmpului electric este perpendicular pe secțiunea principală, atunci viteza undei nu depinde de direcția de propagare a acesteia, iar o astfel de undă se numește obișnuită . Dacă vectorul de inducție a câmpului electric se află în secțiunea principală, atunci viteza de propagare a undei se modifică cu o schimbare a direcției normalei undei, prin urmare o astfel de undă se numește extraordinară .

Plăci ondulate

Un cristal a cărui axă optică se află într-o orientare paralelă cu suprafața optică poate fi utilizat pentru a crea o placă de undă , în care nu există nicio distorsiune a imaginii, ci o schimbare a stării de polarizare a undei incidente. De exemplu, o placă cu un sfert de undă este folosită în mod obișnuit pentru a crea polarizare circulară dintr-o sursă polarizată liniar.

Tipuri de cristale uniaxiale

Tabelul de mai jos prezintă principalii indici de refracție (la 590 nm) ai unora dintre cele mai cunoscute cristale uniaxiale.

Vezi și

• dubla refractie
• Axa optică a cristalului

Note

1. ↑ engleză. iceland spar, isl. silfurberg
2. ↑ Secțiunea principală nu este un plan specific, ci o întreagă familie de planuri paralele.
3. ↑ Elert , Glenn Refraction  . Hipertextul de fizică . Preluat la 18 august 2020. Arhivat din original la 6 iunie 2017.

Literatură

• Sivukhin DV Curs general de fizică. — M. . - T. IV. Optica.
• Landsberg G.S. Optics M., 2004