Оптически двуосные кристаллы
Кристаллы низших сингоний являются оптически двуосными, так как в них имеется два направления, в которых на происходит двойного лучепреломления, т.е. две оптических оси. При этом в отличие от оптически одноосных кристаллов в них при двойном лучепреломлении отсутствует волна обыкновенная. Обе световых волны, возникающие при этом явлении, являются необыкновенными.
Индикатриса оптически двуосных кристаллов
Индикатриса оптически двуосных кристаллов строится по тому же принципу, что и для оптически одноосных: поверхность строится на величинах показателей преломления, отложенных в направлении световых колебаний соответствующих световых волн.
Так кристаллы низших сингоний по сравнению с кристаллами средних сингоний имеют меньшую симметрию, то и индикатриса их имеет более сложную форму. Она перестаёт быть эллипсоидом вращения и превращается в трёхосный эллипсоид с тремя неравными взаимно перпендикулярными осями Ng,Nm иNp, на которых отложены три главных показателя преломления:ng– наибольший,nm– промежуточный,np - наименьший. Все координатные сечения этого эллипсоида будут эллипсами с полуосямиNg иNp, Ng иNmиNm иNp. Они носят название главных сечений индикатрисы и обозначаются как сеченияNgNp, NgNmиNmNp. Сила двойного лучепреломления на разрезах, параллельных этим сечениям, соответственно равнаng–np,ng –nm, nm–np.
Кроме главных сечений в трёхосном эллипсоиде, можно получить два круговых сечения с радиусом nm. Находятся они следующим образом: если в эллипсоиде проводить сечения через осьNm, то в одном сечении полученный эллипс будет иметь полуоси равныеNm иNp. Далее, при проведении наклонных сечений, происходящих через осьNm, будут получаться эллипсы со всё возрастающей второй полуосью, которая от значения, равногоNp, перейдёт к значениюNg. Так как кривая, по которой идёт изменение этой величины, непрерывна, то в одном из сечений значение второй полуоси будет равноNm. Это сечение, таким образом, будет иметь форму окружности. Проводя наклонные сечения с другой стороны эллипсоида, можно получить второе такое же круговое сечение, расположенное симметрично относительно первого.
Из свойства кругового сечения следует, что в кристаллах низших сингоний можно наметить два изотропных направления, т.е. две оптических оси, являющиеся нормалями к круговым сечениям. Очевидно, что оптические оси будут лежать в плоскости перпендикулярной к плоскости оптических осей. Острый угол между оптическими осями называется углом оптических осей и обозначается 2V. Оси индикатрисыNg иNpделят углы между оптическими осями пополам и соответственно называются биссектрисой острого угла (острой биссектрисой) и биссектрисой тупого угла (тупой биссектрисой). ОсьNm, направленная перпендикулярно к плоскости оптических осей, называется оптической нормалью.
Двуосные кристаллы в зависимости от относительных соотношений величин главных показателей преломления, делятся на положительные и отрицательные.
Оптически положительными принято считать те, у которых острой биссектрисой угла оптических осей является ось индикатрисы Ng. При этом круговые сечения располагаются ближе к осиNp, что возможно только при таких соотношениях главных показателей преломления, когдаng-nm >nm-np.
Оптически отрицательными считают такие кристаллы, у которых острой биссектрисой является ось Np. При этом круговые сечения располагаются ближе кNg, что возможно при соотношенииng-nm <nm-np.
Величина двойного лучепреломления для главных сечений двуосной индикатрисы изменяются в следующих пределах:
Максимальная сила двойного лучепреломления, равная ng–np, наблюдается на разрезе параллельном плоскости оптических осей;
На разрезе перпендикулярном тупой биссектрисе сила двойного лучепреломления всегда больше, чем на разрезе перпендикулярном острой биссектрисе. Это справедливо как для оптически положительных, так и оптически отрицательных кристаллов и вытекает из условия их оптического знака;
На разрезе перпендикулярном оптической оси сила двойного лучепреломления равна нулю.