Лекция 16 Оптические свойства кристаллов Двупреломление лучей

Оно характерно для кристаллов низшей и средней категории.

К — кристалл

_{М L} DМ, DL — 2 образо

K вавшихся луча, плос

D кости их колебаний

взаимно перпендику

лярны.

зложение луча при преломлении на 2 луча называется двупреломлением.

В кальците CaCO₃угол расхождения лучей 6,5⁰.

Это свойство связано с анизотропиейкристаллов.

Кубические кристаллы оптически изотропны.Для них характерна поверхность световых волн в форме шара и показатель преломленияn один для всего кристалла.

Для кристаллов средней и низшей категории поверхности световых волн

состоят из вставленных друг в друга шара и эллипсоида.



главная ось

• — положительный кристалл

—отрицательный кристалл

Кристаллы средней категории имеют одну оптическую ось.

Обыкновенный луч— волновая поверхность отвечает шару, луч распространяется во все стороны с одинаковой скоростью.

Необыкновенный луч— волновая поверхность отвечает эллипсоиду, в разных направлениях скорость различна.

Для кристаллов низшей категории волновая поверхность имеет более сложный вид.

В практической кристаллографии пользуются особыми волновыми поверхностями, которые называются оптическими индикатриссами. Это указательная поверхность тензора диэлектрической непроницаемости (_ij). С ее помощью можно определить:

1. Величины показателей преломления

2. Ориентировку колебаний

Соответственно возникает 3 показателя преломления.

n_g

n_p

n_m

₊ n_m= n_p

Оптическая ось— направление, по которому не происходит двупреломление света.

n_g— максимальный

n_p — средний

n_m— минимальный

Даже если кристалл ориентирован по-другому, n_g все равно направлен вдоль главной оси.

n_p

n_mn_g

-

В эллипсоиде вращения все перпендикулярные оси сечения являются кругами. (n_m= n_p)

В средних кристаллах вдоль главной оси (L₆, L₄, L₃) идет неполяризованный и нераздвоенный луч.

L₆

Кристаллы средней категории имеют одну оптическую ось (одноосные). Их оптическая индикатрисса ограничена двумя величинами:

1. Половиной величины оси вращения эллипсоида (1/2 Ng)

2. радиусом его кругового сечения (Np)

Величина двупреломления: n_g-n_p.

Для кристаллов низшей категории оптическая индикатрисса — эллипсоид с тремя неравными взаимно перпендикулярными осями и каждая ось — единичное направление. Эти кристаллы оптически двуосны, значит, чтобы определить nв кристаллах низшей категории, надо определить 3 показателя преломления (n_g, n_p, n_m).

Оптическая индикатрисса ограничена тремя величинами: N_g, N_p, N_m.

Величина двупреломления та же: n_g-n_p.

Дефекты в кристаллических материалах

Классификация дефектов

Проводится по размерному признаку.

1. Точечные

Это дефекты, которые соизмеримы с размерами атомов в трех измерениях. Виды:

1. Вакансия (отсутствие атома в решетке)

2. Межузельный атом самовнедрения

3. Примесный атом внедрения

4. Примесный атом замещения

5. Антиструктурное разупорядочение

2. Линейные

Имеют размеры, соизмеримые в двух измерениях с размерами атома, а в третьем — с размерами кристалла.

1. Дислокации

2. Цепочка вакансий (неустойчивая)

3. Поверхностные

В двух измерениях соизмеримы с размерами кристалла, а в третьем — с размерами атома.

1. Границы зерен и субзерен

2. Дефекты упаковки

4. Объемные

В трех измерениях соизмеримы с размерами кристалла (макроскопические дефекты)

1. Поры

2. Трещины

3. Царапины

Дефекты оказывают влияние на следующие свойства:

1. Электрофизические

2. Механические

3. Магнитные

4. Теплопроводность

5. Скорость самодиффузии и диффузии примесей

Источники дефектов:

1. Рост кристаллов

2. Пластическая деформация

3. Облучение кристалла пучками частиц высокой энергии

4. Диффузия атомов примеси