Lom světla v krystalu

Lom světla v krystalu.

Světelné paprsky procházející nádobou naplněnou vodou se lámou, pokud nenarazí na vodní hladinu v pravých úhlech. Čím větší je úhel dopadu světelných paprsků, tím větší je jejich odchylka od původního směru. Pokud dáte rovnou tyč do vody, vzniká iluze, jako by se rozbil v místě, kde vodní plocha přišla do styku se vzduchem. To je také nesprávný odhad hloubky v čisté vodě potoka nebo jezera; dno se vždy zdá být blíž, než ve skutečnosti je.

Podobný jev lze pozorovat i na skleněné desce, kterým prochází paprsek světla: rozpadá se, po opuštění desky převzít původní směr. Světlo se chová stejným způsobem v průhledném krystalu nějaké látky krystalizující v běžném systému, např.. v kamenné soli nebo krystalu fluoritu, což jsou opticky izotropní tělesa.

V kalcitové desce, být opticky anizotropním tělem, tj.. nekrystalizuje v běžném systému, ale v jiném, lze pozorovat jiný jev. Paprsek světelných paprsků v kalcitu se nejen lomí, ale také rozdělení na dva svazky, které při opuštění kalcitové desky probíhají rovnoběžně s původním směrem. Tento jev tedy také vzniká, když paprsek světelných paprsků dopadá kolmo na povrch krystalu. Jeden z paprsků pak projde beze změny směru, druhá se naopak odchyluje. Po opuštění desky probíhají oba paprsky rovnoběžně s původním směrem.

Lom světla v kalcitu: a - šikmý dopad světelných paprsků, b - kolmý dopad světelných paprsků, c - s různou tloušťkou krystalu, d - když paprsky procházejí dvěma krystaly.

Pokud je na papír položen průhledný krystal vápence, na kterém je černý bod, jsou viditelné dva body. Čím větší je tloušťka kalcitu, tím větší bude vzdálenost mezi dvěma body (to je vysvětleno na obrázku). Z tloušťky opticky anizotropního tělesa, směr závisí na vzdálenosti mezi paprsky, které opouštějící toto tělo pokračují rovnoběžně s původním směrem dopadu světla na jeho povrch. Potisk umístěný pod kalcitovým krystalem je viditelný jako dvojitý potisk. Tato vlastnost dvojitého lomu v opticky anizotropních krystalech se nazývá dvojlom. Paprsky, které jsou vytvořeny v opticky anizotropní desce, nemají stejné vlastnosti. Paprsek, který se řídí běžnými zákony lomu, se nazývá obyčejný paprsek, druhý - mimořádný paprsek. Obyčejný paprsek se chová takhle, jako v opticky izotropním prostředí a má konstantní index lomu, zatímco index lomu mimořádného paprsku má velikost v závislosti na směru. Například index lomu kalcitu pro obyčejný paprsek je 1,65, a pro mimořádný poloměr 1,48 - 1,65. Tělo, ve kterém jsou rozdíly v indexu lomu velké, např.. kalcyt (1,65—1,48 = 0,17), se nazývá vysoce lom světla, to znamená silně dvojlomný; tělesa s malým rozdílem v indexu lomu, např.. křemen (1,544—1553 = 0,009) nebo ortoklasu (1,526—1518 = 0,008), se nazývají slabě dvojlomné.

Světlo, který prošel kalcitovou deskou, má jiné vlastnosti než běžné světlo. Světlo s těmito různými vlastnostmi se nazývá polarizované světlo. Polarizované světlo vibruje v jedné rovině, na rozdíl od běžného světla vibruje ve všech rovinách kolmých ke směru šíření světla. Vibrace běžných a mimořádných paprsků jsou navzájem kolmé.

Stále častěji získávat polarizované světlo, syntetické dvojlomné látky ve formě tzv. polaroidové desky, fungující na principu odlišné absorpce dvou světelných paprsků. Vklady kalcitu byly na Islandu využívány po celá desetiletí (volala, zejména v minulosti, plivl nebo islandský spar) vyčerpaný, a další, stejně velký, dosud neobjeveno. Polaroidowa Folia, ze kterých jsou řezány desky, které nahradí kalcitové hranoly, sestává z drobných krystalů herapatitu (chinin monosulfát) uspořádány paralelně v pořadači, nazývaný nitrocelulózový tmel. Když se na téměř průhlednou fólii nanese sekunda, ale pod nebo v úhlu 90 °, ztmavne, analogicky k pozorování v polarizačním mikroskopu po křížení kalcitových hranolů, tzv. nikdy.

V opticky anizotropních krystalech, vyznačuje se dvojitým lomem světla, existují směry, ve kterém nedochází k dvojitému rozdělení. V krystalech patřících do tetragonální soustavy, hexagonální a trigonální nemá dvojí lom k hlavní ose krystalu. Tyto krystaly se nazývají opticky jednoosé. Krystaly jiných systémů (kosočtverečný, monoklinické a triklinické) mít dva takové směry, ve kterém nedochází k dvojitému rozdělení; nazývají se opticky biaxiální. Ve směru optické osy se světlo chová jako v opticky izotropních tělesech, tj.. v amorfních tělesech a v krystalech pravidelné soustavy.