Волновые поверхности в кристаллах

Кристаллы разных сингоний имеют характерные волновые поверхности, которые зависят от особенностей их внутренней структуры, т. е. от организации кристаллической решетки.

Кристаллы кубической сингонии подобно изотропным средам пропускают свет равномерно во все стороны. Волновая поверхность их имеет форму шара, поэтому кристаллы кубической сингонии называют оптически изотропными.

Волновые поверхности кристаллов средних сингоний – тригональной, тетрагональной и гексагональной, имеют более сложную форму – это комбинации шара и эллипсоидов вращения. Длина оси вращения этих эллипсоидов равна диаметру шара. Здесь возможны два случая:

a) Шар вписан в сплюснутый эллипсоид вращения (рис. 11, а). Такие кристаллы называются оптически отрицательными (например, кальцит).

В кристалле по каждому направлению идут два луча – один, волновая поверхность которого имеет форму шара, получил название обыкновенного луча (обозначается о), а второй, волновая поверхность которого имеет форму сплюснутого эллипсоида вращения, получил название необыкновенного луча (обозначается е). Скорость распространения обыкновенной волны в кристалле одинакова по всем направлениям. Скорость необыкновенной волны зависит от кристаллографического направления, по которому она распространяется. В каждом кристалле есть всего лишь одно направление, в котором скорости обыкновенной и необыкновенной волн равны между собой. Это направление называется оптической осью. На рис. 11 это направление ОА.

Луч света, идущий по направлению оптической оси, не разбивается на два луча. Следовательно, в этом направлении в кристалле не может возникнуть двойного лучепреломления. В перпендикулярном направлении (т.е. перпендикулярно к оптической оси) разница между скоростями обыкновенного и необыкновенного лучей будет максимальной. Значит, в этом направлении в кристалле должно возникнуть максимально возможное для него двойное лучепреломление.

Оптическая ось в кристаллах средних сингоний совпадает с единичным направлением (главной осью симметрии). И поскольку в таких кристаллах всего одна ось симметрии и, соответственно, одна оптическая ось, они получили название оптически одноосных.

В кристаллах низших сингоний (ромбической, моноклинной, триклинной) существует, как правило, несколько единичных направлений (осей симметрии), которые на волновой поверхности сложного вида, отражаются в виде четырех воронкообразных углублений, соответствующих выходам двух оптических осей (рис. 12). Поэтому кристаллы низших сингоний получили название оптически двуосных. Волновая поверхность таких кристаллов имеет сложный вид, образованный совмещением двух как бы вложенных друг в друга эллипсоидальных поверхностей. Если сделать разрез такой фигуры по плоскостям симметрии, то ее сечения будут иметь форму кругов и эллипсов. По другим направлениям сечения они будут иметь более сложный вид. В двуосных кристаллах нет волны, имеющей форму шара, т. е. волны обыкновенной, и оба луча, на которые распадается световой луч, проходя через такой кристалл, являются необыкновенными.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: