Skillnad mellan uniaxiella och biaxiella kristaller

De nyckelskillnad mellan enaxliga och biaxiella kristaller är det enaxliga kristaller har en enda optisk axel medan biaxiella kristaller har två optiska axlar.

Den optiska axeln för en kristall är den riktning som ljuset förökar genom kristallen utan att vända dubbelt brytning. Alla ljusvågor som är parallella med denna axel genomgår inte dubbel brytning. Med andra ord passerar ljusstrålen i denna riktning med en hastighet som inte beror på polarisationen.

INNEHÅLL

1. Översikt och nyckelskillnad
2. Vad är uniaxiella kristaller
3. Vad är biaxialkristaller
4. Jämförelse vid sida vid sida - Uniaxial vs Biaxial Crystals i Tabular Form
5. Sammanfattning

Vad är uniaxiella 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: n_en= n_b≠ n_c. Denna unika axel är känd som en extra axel. När en ljusstråle passerar genom en enaxlig kristall, splittar den ljusstrålen i två fraktioner som den vanliga strålen och extraordinära strålar. Den vanliga strålen (o-ray) passerar genom kristallen utan avvikelse. Den extraordinära strålen (e-ray) avviker vid luftkristallgränssnittet.

Det finns två former av enaxliga kristaller benämnda som negativ enaxlig kristall och positiv enaxlig kristall. Om brytningsindex för o-ray (n_o) är större än den för e-strålen (ne), då är det en negativ enaxlig kristall. Men om brytningsindex för e-ray (n_e) är mindre än den för e-strålen, då är det en positiv enaxlig kristall. (Refraktionsindex är förhållandet mellan ljusets hastighet i ett vakuum och dess hastighet i kristallen). Exempel på negativa uniaxiella kristaller innefattar kalcit (CaCO₃), rubin (Al₂O₃), etc. Exempel på positiva enaxliga kristaller innefattar kvarts (SiO₂), sellait (MgF₂), rutil (TiO₂), etc.

Vad är biaxialkristaller?

En biaxial kristall är ett optiskt element som har två optiska axlar. När en ljusstråle passerar genom en biaxial kristall, splittar ljusstrålen i två fraktioner, eftersom båda fraktionerna är extraordinära vågor (två strålningsstrålar). Dessa vågor har olika riktningar och olika hastigheter. De kristallina strukturerna såsom ortorbombisk, monoklinisk eller triclinisk är biaxiella kristallsystem.

Refraktionsindex för ett biaxialkristall är följande:

1. Det minsta brytningsindexet är a (motsvarande riktning är X)
2. Det mellanliggande brytningsindexet är P (motsvarande riktning är Y)
3. Det största brytningsindexet är y (motsvarande riktning är Z)

Figur 01: Indikatorn för ett biaxialkristall. (Indikatrix är en imaginär ellipsoidyta vars axlar representerar brytningsindex för en kristall för ljus efter olika riktningar angående kristallaxlarna)

Emellertid skiljer sig dessa optiska riktningar och brytningsindex från de kristallografiska axlarna på kristallsystemets natur.

• Orthorhombic crystal system-optiska riktningar motsvarar kristallografiska axlar. Ex: X, Y eller Z riktningar (α, β och γ brytningsindex) kan parallellt med någon av de kristallografiska axlarna (a, b eller c).
• Monoklinisk kristallsystem - en av X-, Y- och Z-riktningarna (a, p och y-brytningsindex) är parallell med den b-kristallografiska axeln medan andra två riktningar inte är parallella med någon kristallografisk riktning.
• Triklinisk kristallsystem-ingen av de optiska riktningarna sammanfaller med kristallografiska axlar.

Det finns två typer av biaxiella kristaller, såsom negativ biaxialkristall och positiva biaxialkristaller. Negativa biaxiella kristaller har sina β närmare γ än till α. Positiva biaxiella kristaller har sina β närmare α än till y.

Vad är skillnaden mellan uniaxiella och biaxiella kristaller?

Uniaxial vs Biaxial Crystals
En enaxlig kristall är ett optiskt element som har en enda optisk axel.	En biaxial kristall är ett optiskt element som har två optiska axlar.
Negativ form
En negativ enaxlig kristall har brytningsindex för o-ray (no) större än den för e-strålen (ne).	En negativ biaxial kristall har sin β närmare γ än till α.
Splitting the Light Beam
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 biaxial kristall, delas ljusstrålen i två strålar som båda är extraordinära strålar (e-strålar).
Positiv form
En positiv enaxlig kristall har brytningsindex för e-ray (ne) är mindre än den för e-strålen (ne).	En positiv biaxial kristall har sin β närmare α än till y.
exempel
Kvarts, kalcit, rutil, etc.	Alla monokliniska, tricliniska och orthorhombiska kristallsystem

Sammanfattning - Uniaxial vs Biaxial Crystals

Kristaller är ämnen vars atomar är ordnade på ett välordnat sätt. Vidare är dessa två kristaller i två typer som enaxiga kristaller och biaxiella kristaller, baserat på antalet optiska axlar närvarande i kristallstrukturen. Skillnaden mellan uniaxiella och biaxiella kristaller är att uniaxiella kristaller har en enkel optisk axel medan biaxiella kristaller har två optiska axlar.

Referens:

1. "Optisk axel av ett kristall". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 22 april 2018. Tillgänglig här 
2. "Uniaxial Crystal." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 10 april 2018. Tillgänglig här

Image Courtesy:

1.'Biaxial Indicatrix 'Av Strickja - Egent arbete, (CC0) via Commons Wikimedia