Verschil tussen uniaxiale en biaxiale kristallen

De belangrijk verschil tussen uniaxiale en biaxiale kristallen is dat uniaxiale kristallen hebben een enkele optische as, terwijl biaxiale kristallen twee optische assen hebben.

De optische as van een kristal is de richting waarin het licht zich door het kristal voortplant zonder geconfronteerd te worden met dubbele breking. Alle lichtgolven die parallel zijn aan deze as ondergaan geen dubbele breking. Met andere woorden, de lichtbundel passeert in deze richting met een snelheid die niet afhankelijk is van de polarisatie.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat zijn Uniaxial Crystals
3. Wat zijn biaxiale kristallen
4. Vergelijking zij aan zij - uni-axiale versus biaxiale kristallen in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat zijn Uniaxial Crystals?

Een uniaxiaal kristal is een optisch element dat een enkele optische as heeft. Met andere woorden, een uniaxiaal kristal heeft één kristalas die verschilt van de andere twee kristallografische assen. Ex: n_eenn =_b≠ n_c. Deze unieke as staat bekend als een buitengewone as. Wanneer een lichtbundel door een uniaxiaal kristal gaat, splitst die lichtbundel zich in twee fracties, zoals de gewone straal en buitengewone straal. De gewone straal (o-straal) passeert het kristal zonder enige afwijking. De buitengewone straal (e-ray) wijkt af van de air-crystal interface.

Er zijn twee vormen van uniaxiale kristallen genaamd negatief uniaxiaal kristal en positief uniaxiaal kristal. Als de brekingsindex van o-straal (nr_O) is groter dan die van de e-straal (ne), dan is het een negatief uniaxiaal kristal. Maar als de brekingsindex van e-ray (n_e) is kleiner dan die van de e-straal, dan is het een positief uniaxiaal kristal. (Brekingsindex is de verhouding van de snelheid van het licht in een vacuüm tot de snelheid in het kristal). Voorbeelden van negatieve uniaxiale kristallen omvatten calciet (CaCO₃), robijn (Al₂O₃), etc. Voorbeelden van positieve uniaxiale kristallen omvatten kwarts (SiO₂), sellaite (MgF₂), rutiel (TiO₂), enz.

Wat zijn biaxiale kristallen?

Een biaxiaal kristal is een optisch element dat twee optische assen heeft. Wanneer een lichtstraal door een biaxiaal kristal gaat, splitst de lichtstraal zich in twee fracties, waarbij beide breuken buitengewone golven zijn (twee e-stralen). Deze golven hebben verschillende richtingen en verschillende snelheden. De kristallijne structuren zoals orthorhombisch, monoklien of triklinisch zijn biaxiale kristalsystemen.

De brekingsindices voor een bi-axiaal kristal zijn als volgt:

1. De kleinste brekingsindex is α (de overeenkomstige richting is X)
2. De intermediaire brekingsindex is β (de overeenkomstige richting is Y)
3. De grootste brekingsindex is γ (de overeenkomstige richting is Z)

Figuur 01: De indicator van een bi-axiaal kristal. (Indicatrix is ​​een denkbeeldig ellipsvormig oppervlak waarvan de assen de brekingsindices van een kristal voor licht vertegenwoordigen die verschillende richtingen volgen met betrekking tot de kristalassen)

Deze optische richtingen en brekingsindices verschillen echter van de kristallografische assen op de aard van het kristalsysteem.

• Orthorhombisch kristalsysteem -optische richtingen komen overeen met kristallografische assen. Ex: X-, Y- of Z-richtingen (α, β en γ brekingsindices) kunnen parallel lopen met een van de kristallografische assen (a, b of c).
• Monoklien kristalsysteem - een van de X-, Y- en Z-richtingen (α, β en γ brekingsindices) is evenwijdig aan de b-kristallografische as terwijl de andere twee richtingen niet evenwijdig is aan een kristallografische richting.
• Triklinisch kristalsysteem - geen van de optische richtingen valt samen met kristallografische assen.

Er zijn twee soorten biaxiale kristallen, zoals negatief biaxiaal kristal en positieve biaxiale kristallen. Negatieve biaxiale kristallen hebben hun β dichter bij γ dan bij α. Positieve biaxiale kristallen hebben hun β dichter bij α dan bij γ.

Wat is het verschil tussen uniaxiale en biaxiale kristallen?

Uniaxiaal vs. Biaxiaal Crystals
Een uniaxiaal kristal is een optisch element dat een enkele optische as heeft.	Een biaxiaal kristal is een optisch element dat twee optische assen heeft.
Negatieve vorm
Een negatief uniaxiaal kristal heeft de brekingsindex van o-straal (nrO) groter dan die van de e-ray (ne).	Een negatief biaxiaal kristal heeft zijn β dichter bij γ dan bij α.
De lichtstraal splitsen
Wanneer een lichtbundel een uniaxiaal kristal passeert, splitst de lichtstraal zich in twee stralen die worden aangeduid als gewone straal (o-straal) en de buitengewone straal (e-straal).	Wanneer een lichtstraal door een biaxiaal kristal gaat, splitst de lichtstraal zich in twee stralen, beide zijn buitengewone stralen (e-stralen).
Positieve vorm
Een positief uniaxiaal kristal heeft de brekingsindex van e-ray (nre) is kleiner dan die van de e-ray (ne).	Een positief biaxiaal kristal heeft zijn β dichter bij α dan bij γ.
Voorbeelden
Kwarts, calciet, rutiel, enz.	Alle monokliene, triklinische en orthorhombische kristalsystemen

Samenvatting - Uniaxiaal versus Biaxiaal Crystals

Kristallen zijn stoffen waarvan de atomen op een geordende manier zijn gerangschikt. Verder zijn deze twee kristallen in twee typen als uniaxiale kristallen en biaxiale kristallen, gebaseerd op het aantal optische assen aanwezig in de kristalstructuur. Het verschil tussen uniaxiale en biaxiale kristallen is dat uniaxiale kristallen een enkele optische as hebben, terwijl biaxiale kristallen twee optische assen hebben.

Referentie:

1. "Optic Axis of a Crystal." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 22 april 2018. Beschikbaar Hier 
2. "Uniaxial Crystal." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 10 april 2018. Beschikbaar Hier

Afbeelding met dank aan:

1.'Biaxial indicatrix 'By Strickja - Eigen werk, (CC0) via Commons Wikimedia