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Startseite/Optik und Licht/Doppelbrechung (Kalkspat)

Doppelbrechung (Kalkspat)

Zwei skalare Brechungswege für n_o und n_e — Schema des Doppelbildes ohne seitlichen Strahlversatz.

Kalkspat (Schema)

35°
1.658
1.486

Beim realen Kalkspat gibt es Kristallachse und Strahlversatz; hier zwei Grenzflächen-Brechungsgesetze zur Anschauung.

Gemessene Größen

θ_o im Kristall20.24°
θ_e im Kristall22.71°

Zum Modell

Doppelbrechung: in einem einachsigen Kristall (Kalkspat) hängt der Brechungsindex von der Polarisation relativ zur optischen Achse ab — ordentlicher Strahl (n_o) und außerordentlicher (n_e). Auf der Seite stehen zwei skalare Brechungsgesetze an einer Grenze, ohne Dielektrizitätstensor und ohne seitlichen Versatz des außerordentlichen Strahls gegenüber der Wellennormalen. Das ist ein Lehrschema der „Verdopplung“ des Bildes. Verändert werden Einfallswinkel, n_o und n_e.

Für wen: Kristalloptik im Studium: ordentlicher und außerordentlicher Strahl.

Wichtige Begriffe

  • Doppelbrechung
  • ordentlicher Strahl
  • außerordentlicher Strahl
  • einachsiger Kristall
  • Kalkspat
  • Brechungsindex

So funktioniert es

Im einachsigen Kristall sehen zwei lineare Polarisationen verschiedene Indizes n_o und n_e. Die Seite reduziert das auf zwei skalare Brechungsgesetze an einer Grenze — Schema des Doppelstrahls ohne volle Achsenlage und ohne seitlichen Versatz der außerordentlichen Welle.

Häufige Fragen

Warum zwei Brechungsindizes?
Die Kristallsymmetrie ist längs und quer zur optischen Achse verschieden, daher ist die Beziehung D(E) anisotrop und die Phasengeschwindigkeiten der zwei orthogonalen Polarisationen unterscheiden sich.
Ist der Versatz des außerordentlichen Strahls dargestellt?
Nein. Bei schrägem Einfall kann der Poynting-Vektor der außerordentlichen Welle von der Wellennormalen abweichen; hier gibt es nur zwei Brechungswinkel nach Snellius.
Wo wird Doppelbrechung angewendet?
Polarisationsprismen nach Nicol und Glan, Flüssigkristallzellen, Spannungsoptik, Kristallmodulatoren.
Kann man nach diesem Schema ein Prisma berechnen?
Nein. Zur Rechnung braucht man die Achsenlage, genaue Winkel und das Material. Die Seite dient nur der qualitativen „Verdopplung“ des Strahls.