Diferența dintre cristalele uniaxiale și biaxiale

diferența cheie între cristalele uniaxiale și biaxiale este asta cristalele uniaxiale au o singură axă optică, în timp ce cristalele biaxiale au două axe optice.

Axa optică a unui cristal este direcția în care lumina se propagă prin cristal, fără a se confrunta cu dubla refracție. Toate undele luminoase care sunt paralele cu această axă nu suferă o refracție dublă. Cu alte cuvinte, fasciculul de lumină trece în această direcție cu o viteză care nu depinde de polarizare.

CUPRINS

1. Prezentare generală și diferență cheie
2. Ce sunt cristalele uniaxiale
3. Ce sunt cristalele biaxiale
4. Comparație comparativă comparativă - cristale uniaxiale vs. biaxiale în formă tabulară
5. rezumat

Ce sunt cristalele uniaxiale?

Un cristal uniaxial este un element optic care are o singură axă optică. Cu alte cuvinte, un cristal uniaxial are o singură axă de cristal diferită de celelalte două axe cristalografice. Ex: n_A= n_b≠ n_c. Această axă unică este cunoscută ca o axă extraordinară. Când un fascicul de lumină trece printr-un cristal uniaxial, fasciculul de lumină se împarte în două fracțiuni, cum ar fi raza obișnuită și raza extraordinară. Raza obișnuită (o-ray) trece prin cristal fără nici o abatere. Raza extraordinară (e-ray) se abate de la interfața aer-cristal.

Există două forme de cristale uniaxiale denumite cristal uniaxial negativ și cristal uniaxial pozitiv. Dacă indicele de refracție al o-ray (n_o) este mai mare decât cea a e-ray (ne), atunci este un cristal uniaxial negativ. Dar dacă indicele de refracție al e-ray (n_e) este mai mică decât cea a e-ray-ului, atunci este un cristal uniaxial pozitiv. (Indicele de refracție este raportul dintre viteza luminii într-un vid și viteza sa în cristal). Exemple de cristale uniaxiale negative includ calcit (CaCO₃), rubin (Al₂O₃), etc. Exemple de cristale uniaxiale pozitive includ cuarț (SiO₂), sellaite (MgF₂), rutil (TiO₂), etc.

Ce sunt cristalele biaxiale?

Un cristal biaxial este un element optic care are două axe optice. Atunci când un fascicul de lumină trece printr-un cristal biaxial, fasciculul luminos se împarte în două fracții, ambele fracții fiind valuri extraordinare (două e-raze). Aceste valuri au direcții diferite și viteze diferite. Structurile cristaline cum ar fi ortorombic, monoclinic sau triclinic sunt sisteme cristaline biaxiale.

Indicii de refracție pentru un cristal biaxial sunt după cum urmează:

1. Cel mai mic indice de refracție este α (direcția corespunzătoare este X)
2. Indicele de refracție intermediar este β (direcția corespunzătoare este Y)
3. Cel mai mare indice de refracție este γ (direcția corespunzătoare este Z)

Figura 01: Indicatorul unui cristal biaxial. (Indicatrix este o suprafață imaginară elipsoidală ale cărei axe reprezintă indicii de refracție ai unui cristal pentru lumină urmând direcții diferite referitoare la axele de cristal)

Cu toate acestea, aceste direcții optice și indicii de refracție diferă de axele cristalografice asupra naturii sistemului de cristal.

• Sistemul cristal ortorombic - direcțiile optice corespund axelor cristalografice. Ex: direcțiile X, Y sau Z (indici de refracție α, β și γ) pot fi paralele cu oricare dintre axele cristalografice (a, b sau c).
• Sistemul de cristal monoclinic - una din direcțiile X, Y și Z (indicele de refracție α, β și γ) este paralelă cu axa cristalografică b în timp ce celelalte două direcții nu sunt paralele cu nici o direcție cristalografică.
• Sistemul de cristal triclinic - nici una din direcțiile optice nu coincide cu axele cristalografice.

Există două tipuri de cristale biaxiale, cum ar fi cristalul biaxial negativ și cristalele biaxiale pozitive. Cristalele biaxiene negative au β mai aproape de γ decât cu α. Cristalele biaxiale pozitive au β mai aproape de α decât cu γ.

Care este diferența dintre cristalele uniaxiale și biaxiale?

Uniaxial vs Crystal Biaxial
Un cristal uniaxial este un element optic care are o singură axă optică.	Un cristal biaxial este un element optic care are două axe optice.
Forma negativa
Un cristal uniaxial negativ are indicele de refracție al o-ray (no) mai mare decât cel al e-ray (ne).	Un cristal biaxial negativ are β mai aproape de γ decât cu α.
Împărțirea fasciculului luminos
Atunci când un fascicul de lumină trece printr-un cristal uniaxial, fasciculul luminos se împarte în două raze numite raze obișnuite (o-ray) și raze extraordinare (E-ray).	Atunci când un fascicul de lumină trece printr-un cristal biaxial, fasciculul luminos se împarte în două raze, ambele fiind raze extraordinare (raze electronice).
Formă pozitivă
Un cristal uniaxial pozitiv are indicele de refracție al e-ray (ne) este mai mic decât cel al e-ray (ne).	Un cristal biaxial pozitiv are β mai aproape de α decât cu γ.
Exemple
Cuarț, calcit, rutil, etc.	Toate sistemele monoclinice, triclinice și cristaline ortorombice

Rezumat - Cristale uniaxiale vs biaxiale

Cristalele sunt substanțe ale căror atomi sunt aranjate într-o manieră bine ordonată. Mai mult, aceste două cristale sunt în două tipuri ca cristale uniaxiale și cristale biaxiale, pe baza numărului de axe optice prezente în structura cristalină. Diferența dintre cristalele uniaxiale și biaxiale este aceea că cristalele uniaxiale au o singură axă optică, în timp ce cristalele biaxiale au două axe optice.

Referinţă:

1. "Axa optică a unui cristal" Wikipedia, Fundația Wikimedia, 22 aprilie 2018. Disponibil aici 
2. "Crystal Uniaxial" Wikipedia, Fundația Wikimedia, 10 aprilie 2018. Disponibil aici

Datorită fotografiei:

1. "Biaxial indicatrix" de Strickja - Lucrare proprie, (CC0) prin Commons Wikimedia