Forskjellen mellom uniaxial og biaxial krystaller

De nøkkelforskjell mellom uniaxial og biaxial krystaller er det enaksige krystaller har en enkelt optisk aksel, mens biaxiale krystaller har to optiske akser.

Den optiske aksen til en krystall er den retningen som lyset forplanter seg gjennom krystallet uten å vende doble refraksjon. Alle lysbølgene som er parallelle med denne aksen, gjennomgår ikke dobbelt brytning. Med andre ord går lysstrålen i denne retningen med en hastighet som ikke er avhengig av polarisasjonen.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er uniaxial krystaller
3. Hva er biaxial krystaller
4. Side ved side-sammenligning - Uniaxial vs Biaxial Krystaller i Tabular Form
5. Sammendrag

Hva er uniaxial krystaller?

En uniaxial krystall er et optisk element som har en enkelt optisk akse. Med andre ord har en enaksig krystall en krystallakse forskjellig fra andre to krystallografiske akser. Eks: n_en= n_b≠ n_c. Denne unike aksen er kjent som en ekstraordinær akse. Når en lysstråle passerer gjennom en enaksig krystall, splitter denne lysstrålen seg i to fraksjoner som vanlig stråle og ekstraordinær stråle. Den vanlige strålen (o-ray) passerer gjennom krystall uten avvik. Den ekstraordinære strålen (e-ray) avviker ved luftkrystallgrensesnittet.

Det er to former for enaksige krystaller som kalles negativ uniaxial krystall og positiv uniaxial krystall. Hvis brytningsindeksen for o-stråle (n_o) er større enn det for e-strålen (ne), så er det en negativ uniaxial krystall. Men hvis brytningsindeksen for e-ray (n_e) er mindre enn den for e-strålen, da er det en positiv enaksig krystall. (Brytningsindeks er forholdet mellom lysets hastighet i et vakuum og dets hastighet i krystallet). Eksempler på negative uniaxiale krystaller inkluderer kalsitt (CaCO₃), rubin (Al₂O₃), etc. Eksempler på positive uniaxiale krystaller inkluderer kvarts (SiO₂), sellaite (MgF₂), rutil (TiO₂), etc.

Hva er biaxial krystaller?

En biaxial krystall er et optisk element som har to optiske akser. Når en lysstråle passerer gjennom en biaxial krystall, deler lysstrålen seg i to fraksjoner, idet begge deler er ekstraordinære bølger (to e-stråler). Disse bølgene har forskjellige retninger og forskjellige hastigheter. De krystallinske strukturer som orthorhombic, monoclinic eller triclinic er biaxial krystall systemer.

Refraktivindeksene for en biaxialkrystall er som følger:

1. Den minste brytningsindeksen er α (tilsvarende retning er X)
2. Mellombrytningsindeksen er β (den tilsvarende retningen er Y)
3. Den største brytningsindeksen er y (tilsvarende retning er Z)

Figur 01: Indikator for en biaxialkrystall. (Indikator er en imaginær ellipsoid overflate hvis akser representerer brytningsindeksene til en krystall for lys etter forskjellige retninger angående krystallaksene)

Imidlertid er disse optiske retningene og brytningsindeksene forskjellige fra de krystallografiske aksene på krystallsystemets natur.

• Orthorhombic crystal system-optiske retninger korresponderer med krystallografiske akser. Eks: X, Y eller Z retninger (a, β og γ brytningsindekser) kan være parallelle med noen av de krystallografiske aksene (a, b eller c).
• Monoklinisk krystallsystem - En av X-, Y- og Z-retningene (α, β og γ-brytningsindeksene) er parallell med b-krystallografisk akse mens andre to retninger ikke er parallelle med hvilken som helst krystallografisk retning.
• Triklinisk krystallsystem-ingen av de optiske retninger sammenfaller med krystallografiske akser.

Det finnes to typer biaxiale krystaller som negativ biaxial krystall og positive biaxiale krystaller. Negative biaxiale krystaller har sine β nærmere γ enn til α. Positive biaxiale krystaller har deres β nærmere α enn til γ.

Hva er forskjellen mellom uniaxial og biaxial krystaller?

Uniaxial vs Biaxial Krystaller
En uniaxial krystall er et optisk element som har en enkelt optisk akse.	En biaxial krystall er et optisk element som har to optiske akser.
Negativ form
En negativ uniaxial krystall har brytningsindeksen for o-stråle (no) større enn den for e-strålen (ne).	En negativ biaxial krystall har sin β nærmere γ enn til α.
Splitting the Light Beam
Når en lysstråle passerer gjennom en enaksig krystall, splitter lysstrålen inn i to stråler som heter som vanlig stråle (o-ray) og den ekstraordinære strålen (e-ray).	Når en lysstråle passerer gjennom en biaxial krystall, splitter lysstrålen seg i to stråler som begge er ekstraordinære stråler (e-stråler).
Positive Form
En positiv enaksig krystall har brytningsindeksen for e-ray (ne) er mindre enn den for e-strålen (ne).	En positiv biaxial krystall har sin β nærmere α enn til γ.
eksempler
Kvarts, kalsitt, rutil, etc.	Alle monokliniske, tricliniske og orthorhombic krystallsystemer

Sammendrag - Uniaxial vs Biaxial Krystaller

Krystaller er stoffer hvis atomer er ordnet på en velordnet måte. Videre er disse to krystallene i to typer som uniaxiale krystaller og biaxiale krystaller, basert på antall optiske akser tilstede i krystallstrukturen. Forskjellen mellom uniaxial og biaxial krystaller er at uniaxiale krystaller har en enkelt optisk akse mens biaxiale krystaller har to optiske akser.

Henvisning:

1. "Optisk akse av et krystall." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 22. april 2018. Tilgjengelig her 
2. "Uniaxial Crystal." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 10. april 2018. Tilgjengelig her

Bilde Courtesy:

1.'Biaxial indicatrix 'Av Strickja - Eget arbeid, (CC0) via Commons Wikimedia