Põhiline erinevus üheteljeliste ja kaheteljeliste kristallide vahel on see, et üheteljelistel kristallidel on üks optiline telg, samas kui kaheteljelistel kristallidel on kaks optilist telge.
Kristalli optiline telg on suund, mille kaudu valgus levib läbi kristalli ilma topeltmurdumiseta. Kõik selle teljega paralleelsed valguslained ei läbi kahekordset murdumist. Teisisõnu, valguskiir liigub selles suunas kiirusega, mis ei sõltu polarisatsioonist.
Mis on üheteljelised kristallid?
Üheteljeline kristall on optiline element, millel on üks optiline telg. Teisisõnu, üheteljelisel kristallil on üks kristallitelg, mis erineb ülejäänud kahest kristallograafilisest teljest. Näide: na=nb≠ nc Seda ainulaadset telge nimetatakse erakorraliseks teljeks. Kui valguskiir läbib üheteljelist kristalli, jaguneb see valguskiir kaheks osaks, nagu tavaline kiir ja erakordne kiir. Tavaline kiir (o-ray) läbib kristalli ilma kõrvalekaldeta. Erakordne kiir (e-ray) kaldub õhk-kristalli liideses kõrvale.
On olemas kaks üheteljeliste kristallide vormi, mida nimetatakse negatiivseteks üheteljelisteks kristalldeks ja positiivseteks üheteljelisteks kristallidena. Kui o-kiire murdumisnäitaja (no) on suurem kui e-kiire murdumisnäitaja (ne), siis on tegemist negatiivse üheteljelise kristalliga. Aga kui e-kiire murdumisnäitaja (ne) on väiksem kui e-kiirte murdumisnäitaja, siis on tegemist positiivse üheteljelise kristalliga.(Murdumisnäitaja on valguse kiiruse vaakumis ja selle kiiruse suhe kristallis). Negatiivsete üheteljeliste kristallide näidete hulka kuuluvad k altsiit (CaCO3), rubiin (Al2O3), jne. Positiivsete üheteljeliste kristallide näidete hulka kuuluvad kvarts (SiO2), sellaiit (MgF2), rutiil (TiO2) jne
Mis on kaheteljelised kristallid?
Kaheteljeline kristall on optiline element, millel on kaks optilist telge. Kui valguskiir läbib biaksiaalset kristalli, jaguneb valguskiir kaheks osaks, kuna mõlemad fraktsioonid on erakordsed lained (kaks e-kiirt). Need lained on erineva suuna ja erineva kiirusega. Kristallstruktuurid, nagu ortorombilised, monokliinilised või trikliinilised, on kaheteljelised kristallisüsteemid.
Kaheteljelise kristalli murdumisnäitajad on järgmised:
- Väikseim murdumisnäitaja on α (vastav suund on X)
- Vahepealne murdumisnäitaja on β (vastav suund on Y)
- Suurim murdumisnäitaja on γ (vastav suund on Z)
Joonis 01: Kaheteljelise kristalli indikaator. (Indikatriks on kujuteldav ellipsoidne pind, mille teljed tähistavad kristalli murdumisnäitajaid valguse jaoks, mis järgivad kristallide telgede suhtes erinevaid suundi)
Kuid need optilised suunad ja murdumisnäitajad erinevad kristallisüsteemi olemuse kristallograafilistest telgedest.
- Ortorombiline kristallisüsteem – optilised suunad vastavad kristallograafilistele telgedele. Näide: X-, Y- või Z-suunad (α, β ja γ murdumisnäitajad) võivad olla paralleelsed mis tahes kristallograafilise teljega (a, b või c).
- Monokliiniline kristallisüsteem – üks X-, Y- ja Z-suundadest (α, β ja γ murdumisnäitajad) on paralleelne b-kristallograafilise teljega, samas kui teised kaks suunda ei ole paralleelsed ühegi kristallograafilise suunaga.
- Triclinic kristallisüsteem – ükski optiline suund ei lange kokku kristallograafiliste telgedega.
Kaheteljelisi kristalle on kahte tüüpi, näiteks negatiivsed kaheteljelised kristallid ja positiivsed kaheteljelised kristallid. Negatiivsete kaheteljeliste kristallide β on lähemal γ-le kui α-le. Positiivsete kaheteljeliste kristallide β on lähemal α-le kui γ-le.
Mis vahe on ühe- ja kaheteljelistel kristallidel?
Üheteljelised vs kaheteljelised kristallid |
|
| Üheteljeline kristall on optiline element, millel on üks optiline telg. | Kaheteljeline kristall on optiline element, millel on kaks optilist telge. |
| Negatiivne vorm | |
| Negatiivse üheteljelise kristalli o-kiirguse murdumisnäitaja (no) on suurem kui e-kiirte murdumisnäitaja (ne). | Negatiivse kaheteljelise kristalli β on lähemal γ-le kui α-le. |
| Valgusvihu poolitamine | |
| Kui valguskiir läbib üheteljelist kristalli, jaguneb valguskiir kaheks kiireks, mida nimetatakse tavaliseks kiireks (o-ray) ja erakorraliseks kiireks (E-kiir). | Kui valguskiir läbib kaheteljelist kristalli, jaguneb valguskiir kaheks kiireks, kuna mõlemad on erakordsed kiired (e-kiired). |
| Positiivne vorm | |
| Positiivse üheteljelise kristalli e-kiirguse murdumisnäitaja (ne) on väiksem kui e-kiire murdumisnäitaja (ne). | Positiivse kaheteljelise kristalli β on lähemal α-le kui γ-le. |
| Näited | |
| Kvarts, k altsiit, rutiil jne. | Kõik monokliinilised, trikliinilised ja ortorombilised kristallisüsteemid |
Kokkuvõte – üheteljelised vs kaheteljelised kristallid
Kristallid on ained, mille aatomid on paigutatud hästi järjestatud viisil. Lisaks on need kaks kristalli kahte tüüpi üheteljeliste kristallide ja kaheteljeliste kristallidena, mis põhinevad kristallstruktuuris olevate optiliste telgede arvul. Ühe- ja kaheteljeliste kristallide erinevus seisneb selles, et üheteljelistel kristallidel on üks optiline telg, samas kui kaheteljelistel kristallidel on kaks optilist telge.
