Звичайний і незвичайний промінь

Під час експерименту з ромбоедрі кальциту світло відбивається від паперу і проходить через лежачий на ній кристал. Якщо при цьому ми дивимося на ромбоедр вертикально вниз, то потрапляє нам в очі світло при своєму проходженні знизу має нормальне падіння по відношенню до межі ромбоедра. Розглядаючи проходження світла з повітря в ізотропна речовина, ми бачили, що при нормальному падінні світло не заломлюється, а просто сповільнюється; заломлення відбувається лише при похилому падінні.

Однак світло, що падає по нормалі на поверхню кальциту, розпадається на два променя, тільки один з яких переломлюється. Заломлені промені називаються незвичайними (іліе- променями), а промені, що не випробували заломлення, -звичайні (іліо- променями) (див. Рис. 9, б).

Хвильові поверхні в кристалах

Кристали різних сингоний мають характерні хвильові поверхні, які залежать від особливостей їх внутрішньої структури, т. Е. Від організації кристалічної решітки.

Кристали кубічноїсингонії подібно ізотропним середах пропускають світло рівномірно на всі боки. Хвильова поверхня їх має форму кулі, тому кристали кубічної сингонії називають оптично ізотропним.

Хвильові поверхні кристалів середніх сингонія - тригональной, тетрагональной і гексагональної, мають більш складну форму - це комбінації кулі і еліпсоїдів обертання. Довжина осі обертання цих еліпсоїдів дорівнює діаметру кулі. Тут можливі два випадки:

Куля вписаний в сплюснутий еліпсоїд обертання (рис. 11, а). Такі кристали називаються оптично негативними (наприклад, кальцит).

У кристалі по кожному напрямку йдуть два променя - один, хвильова поверхня якого має форму кулі, отримав назву звичайного променя (обозначаетсяо), а другий, хвильова поверхня якого має форму сплюснутого еліпсоїда обертання, отримав назву незвичайного променя (обозначаетсяе). Швидкість поширення звичайної хвилі в кристалі однакова в усіх напрямках. Швидкість незвичайної хвилі залежить від кристаллографического напрямки, за яким вона поширюється. У кожному кристалі є всього лише один напрямок, в якому швидкості звичайної і незвичайної хвиль рівні між собою. Цей напрямок називаетсяоптіческой віссю. На рис. 11 це направленіеОА.

Промінь світла, що йде у напрямку оптичної осі, що не розбивається на два променя. Отже, в цьому напрямку в кристалі не може виникнути подвійного променезаломлення. У перпендикулярному напрямку (тобто перпендикулярно до оптичної осі) різниця між швидкостями звичайного і незвичайного променів буде максимальною. Значить, в цьому напрямку в кристалі має виникнути максимально можливе для нього подвійне променезаломлення.

Оптична вісь в кристалах середніх сингоний збігається з одиничним напрямом (головною віссю симетрії). І оскільки в таких кристалах всього одна вісь симетрії і, відповідно, одна оптична вісь, вони отримали назву оптично одновісних.

У кристалах нижчих сингоний (ромбічної, моноклінної, триклинной) існує, як правило, кілька поодиноких напрямків (осей симетрії), які на хвильової поверхні складного виду, відображаються у вигляді чотирьох воронкоподібних заглиблень, відповідних виходів двох оптичних осей (рис. 12). Тому кристали нижчих сингоний отримали назву оптично двуосного. Хвильова поверхня таких кристалів має складний вид, утворений поєднанням двох як би вкладених один в одного еліпсоїдальних поверхонь. Якщо зробити розріз такої фігури по площинах симетрії, то її перетину матимуть форму кіл і еліпсів. За іншими напрямками перетину вони матимуть складніший вид. У двуосного кристалах немає хвилі, що має форму кулі, т. Е. Хвилі звичайної, і обидва променя, на які розпадається світловий промінь, проходячи через такий кристал, є незвичайними.