Nyckelskillnaden mellan enaxliga och biaxliga kristaller är att enaxliga kristaller har en enda optisk axel medan biaxiala kristaller har två optiska axlar.
Den optiska axeln för en kristall är den riktning som ljuset fortplantar sig genom kristallen utan att möta dubbelbrytning. Alla ljusvågor som är parallella med denna axel genomgår inte dubbelbrytning. Ljusstrålen passerar med andra ord i denna riktning med en hastighet som inte beror på polarisationen.
Vad är enaxliga kristaller?
En enaxlig kristall är ett optiskt element som har en enda optisk axel. Med andra ord har en enaxlig kristall en kristallaxel som skiljer sig från andra två kristallografiska axlar. Ex: na=nb≠ nc Denna unika axel är känd som en extraordinär axel. När en ljusstråle passerar genom en enaxlig kristall delas den ljusstrålen i två fraktioner, såsom den vanliga strålen och den extraordinära strålen. Den vanliga strålen (o-strålen) passerar genom kristallen utan någon avvikelse. Den extraordinära strålen (e-ray) avviker vid luftkristallgränssnittet.
Det finns två former av enaxliga kristaller som kallas negativ enaxlig kristall och positiv enaxlig kristall. Om brytningsindexet för o-ray (no) är större än det för e-ray (ne), så är det en negativ enaxlig kristall. Men om brytningsindex för e-ray (ne) är mindre än för e-ray, så är det en positiv enaxlig kristall.(Refraktionsindex är förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och dess hastighet i kristallen). Exempel på negativa enaxliga kristaller inkluderar kalcit (CaCO3), rubin (Al2O3), etc. Exempel på positiva enaxliga kristaller inkluderar kvarts (SiO2), sellaite (MgF2), rutil (TiO2)), etc.
Vad är biaxiala kristaller?
En biaxiell kristall är ett optiskt element som har två optiska axlar. När en ljusstråle passerar genom en biaxiell kristall delas ljusstrålen i två fraktioner, eftersom båda fraktionerna är extraordinära vågor (två e-strålar). Dessa vågor har olika riktningar och olika hastigheter. De kristallina strukturerna såsom ortorombiska, monokliniska eller trikliniska är biaxiala kristallsystem.
Refraktionsindexen för en biaxiell kristall är följande:
- Det minsta brytningsindexet är α (motsvarande riktning är X)
- Det mellanliggande brytningsindexet är β (motsvarande riktning är Y)
- Det största brytningsindexet är γ (motsvarande riktning är Z)
Figur 01: Indikatorn för en biaxiell kristall. (Indikatris är en imaginär ellipsoid yta vars axlar representerar brytningsindexen för en kristall för ljus som följer olika riktningar avseende kristallaxlarna)
Men dessa optiska riktningar och brytningsindex skiljer sig från de kristallografiska axlarna på kristallsystemets natur.
- Ortorhombiskt kristallsystem –optiska riktningar motsvarar kristallografiska axlar. Ex: X-, Y- eller Z-riktningarna (α, β och γ brytningsindex) kan vara parallella med vilken som helst av de kristallografiska axlarna (a, b eller c).
- Monokliniskt kristallsystem – en av X-, Y- och Z-riktningarna (α, β och γ brytningsindex) är parallell med den b kristallografiska axeln medan de andra två riktningarna inte är parallella med någon kristallografisk riktning.
- Triclinic kristallsystem – ingen av de optiska riktningarna sammanfaller med kristallografiska axlar.
Det finns två typer av biaxiala kristaller som negativa biaxiala kristaller och positiva biaxiala kristaller. Negativa biaxiala kristaller har sina β närmare γ än α. Positiva biaxiala kristaller har sina β närmare α än γ.
Vad är skillnaden mellan enaxliga och biaxliga kristaller?
Uniaxial vs Biaxial Crystals |
|
| En enaxlig kristall är ett optiskt element som har en enda optisk axel. | En biaxiell kristall är ett optiskt element som har två optiska axlar. |
| Negativ form | |
| En negativ enaxlig kristall har brytningsindex för o-ray (no) större än det för e-ray (ne). | En negativ biaxiell kristall har sitt β närmare γ än α. |
| Dela ljusstrålen | |
| När en ljusstråle passerar genom en enaxlig kristall delas ljusstrålen i två strålar som kallas vanlig stråle (o-ray) och den extraordinära strålen (E-ray). | När en ljusstråle passerar genom en biaxiell kristall delas ljusstrålen i två strålar eftersom båda är extraordinära strålar (e-strålar). |
| Positiv form | |
| En positiv enaxlig kristall har brytningsindex för e-ray (ne) är mindre än det för e-ray (ne). | En positiv biaxiell kristall har sitt β närmare α än γ. |
| Exempel | |
| Kvarts, kalcit, rutil, etc. | Alla monokliniska, trikliniska och ortorhombiska kristallsystem |
Sammanfattning – Uniaxial vs Biaxial Crystals
Kristaller är ämnen vars atomer är ordnade på ett välordnat sätt. Dessutom finns dessa två kristaller i två typer som enaxliga kristaller och biaxiala kristaller, baserat på antalet optiska axlar som finns i kristallstrukturen. Skillnaden mellan enaxliga och biaxliga kristaller är att enaxliga kristaller har en enda optisk axel medan biaxiala kristaller har två optiska axlar.
