Het belangrijkste verschil tussen uniaxiale en biaxiale kristallen is dat uniaxiale kristallen een enkele optische as hebben, 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 evenwijdig aan deze as lopen, ondergaan geen dubbele breking. Met andere woorden, de lichtstraal gaat in deze richting met een snelheid die niet afhankelijk is van de polarisatie.
Wat zijn uniaxiale kristallen?
Een uniaxiaal kristal is een optisch element met een enkele optische as. Met andere woorden, een uniaxiaal kristal heeft één kristalas die verschilt van andere twee kristallografische assen. Vb: na=nb≠ nc Deze unieke as staat bekend als een buitengewone as. Wanneer een lichtstraal door een uniaxiaal kristal gaat, splitst die lichtstraal in twee fracties, zoals de gewone straal en de buitengewone straal. De gewone straal (o-straal) gaat zonder enige afwijking door het kristal. De buitengewone straal (e-ray) wijkt af bij het luchtkristal-interface.
Er zijn twee vormen van uniaxiale kristallen genaamd negatief uniaxiaal kristal en positief uniaxiaal kristal. Als de brekingsindex van o-ray (no) groter is dan die van e-ray (ne), dan is het een negatief uniaxiaal kristal. Maar als de brekingsindex van e-ray (ne) kleiner is dan die van e-ray, 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 zijn calciet (CaCO3), robijn (Al2O3), enz. Voorbeelden van positieve eenassige kristallen zijn kwarts (SiO2), sellaiet (MgF2), rutiel (TiO2), enz.
Wat zijn biaxiale kristallen?
Een biaxiaal kristal is een optisch element met twee optische assen. Wanneer een lichtstraal door een biaxiaal kristal gaat, splitst de lichtstraal in twee fracties, waarbij beide fracties buitengewone golven zijn (twee e-stralen). Deze golven hebben verschillende richtingen en verschillende snelheden. De kristallijne structuren zoals orthorhombische, monokliene of trikliene zijn biaxiale kristalsystemen.
De brekingsindices voor een biaxiaal kristal zijn als volgt:
- De kleinste brekingsindex is α (de corresponderende richting is X)
- De tussenliggende brekingsindex is β (de corresponderende richting is Y)
- De grootste brekingsindex is γ (de corresponderende richting is Z)
Figuur 01: De Indicatrix van een biaxiaal kristal. (Indicatrix is een denkbeeldig ellipsvormig oppervlak waarvan de assen de brekingsindices van een kristal vertegenwoordigen voor licht dat verschillende richtingen volgt 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. Vb: X-, Y- of Z-richtingen (α, β en γ brekingsindices) kunnen evenwijdig aan elk van de kristallografische assen (a, b of c).
- Monoklinisch 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 parallel zijn aan een kristallografische richting.
- Triclinisch kristalsysteem – geen van de optische richtingen v alt samen met kristallografische assen.
Er zijn twee soorten biaxiale kristallen, zoals negatieve biaxiale kristallen 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?
Uniaxial vs Biaxial Crystals |
|
| Een uniaxiaal kristal is een optisch element met een enkele optische as. | Een biaxiaal kristal is een optisch element met twee optische assen. |
| Negatieve vorm | |
| Een negatief uniaxiaal kristal heeft een brekingsindex van o-ray (no) groter dan die van e-ray (ne). | Een negatief biaxiaal kristal heeft zijn β dichter bij γ dan bij α. |
| De lichtstraal splitsen | |
| Wanneer een lichtstraal door een uniaxiaal kristal gaat, splitst de lichtstraal in twee stralen, de 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, die beide buitengewone stralen (e-stralen) zijn. |
| Positieve vorm | |
| Een positief uniaxiaal kristal heeft een brekingsindex van e-ray (ne) die kleiner is dan die van e-ray (ne). | Een positief biaxiaal kristal heeft zijn β dichter bij α dan bij γ. |
| Voorbeelden | |
| Kwarts, calciet, rutiel, enz. | Alle monoklinische, triklinische en orthorhombische kristalsystemen |
Samenvatting – Uniaxiale versus biaxiale kristallen
Kristalen zijn stoffen waarvan de atomen op een goed geordende manier zijn gerangschikt. Verder zijn deze twee kristallen in twee typen als uniaxiale kristallen en biaxiale kristallen, gebaseerd op het aantal optische assen dat aanwezig is 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.
