Η βασική διαφορά μεταξύ μονοαξονικών και διαξονικών κρυστάλλων είναι ότι οι μονοαξονικοί κρύσταλλοι έχουν έναν μόνο οπτικό άξονα ενώ οι διαξονικοί κρύσταλλοι έχουν δύο οπτικούς άξονες.
Ο οπτικός άξονας ενός κρυστάλλου είναι η κατεύθυνση που το φως διαδίδεται μέσω του κρυστάλλου χωρίς να αντιμετωπίζει διπλή διάθλαση. Όλα τα φωτεινά κύματα που είναι παράλληλα με αυτόν τον άξονα δεν υφίστανται διπλή διάθλαση. Με άλλα λόγια, η δέσμη φωτός περνά προς αυτή την κατεύθυνση με ταχύτητα που δεν εξαρτάται από την πόλωση.
Τι είναι οι μονοαξονικοί κρύσταλλοι;
Ο μονοαξονικός κρύσταλλος είναι ένα οπτικό στοιχείο που έχει έναν μόνο οπτικό άξονα. Με άλλα λόγια, ένας μονοαξονικός κρύσταλλος έχει έναν άξονα κρυστάλλου διαφορετικό από άλλους δύο κρυσταλλογραφικούς άξονες. Π.χ: na=nb≠ nc Αυτός ο μοναδικός άξονας είναι γνωστός ως εξαιρετικός άξονας. Όταν μια δέσμη φωτός διέρχεται από έναν μονοαξονικό κρύσταλλο, αυτή η δέσμη φωτός χωρίζεται σε δύο κλάσματα όπως η συνηθισμένη ακτίνα και η έκτακτη ακτίνα. Η συνηθισμένη ακτίνα (ο-ακτίνα) περνά μέσα από τον κρύσταλλο χωρίς καμία απόκλιση. Η εξαιρετική ακτίνα (e-ray) αποκλίνει στη διεπαφή αέρα-κρύσταλλου.
Υπάρχουν δύο μορφές μονοαξονικών κρυστάλλων που ονομάζονται αρνητικός μονοαξονικός κρύσταλλος και θετικός μονοαξονικός κρύσταλλος. Εάν ο δείκτης διάθλασης της ακτίνας ο (no) είναι μεγαλύτερος από εκείνον της ακτίνας e (ne), τότε είναι αρνητικός μονοαξονικός κρύσταλλος. Αλλά αν ο δείκτης διάθλασης της ακτίνας (ne) είναι μικρότερος από εκείνον της ακτίνας e-ακτίνας, τότε πρόκειται για θετικό μονοαξονικό κρύσταλλο.(Δείκτης διάθλασης είναι ο λόγος της ταχύτητας του φωτός στο κενό προς την ταχύτητά του στον κρύσταλλο). Παραδείγματα αρνητικών μονοαξονικών κρυστάλλων περιλαμβάνουν ασβεστίτη (CaCO3), ρουμπίνι (Al2O3), κ.λπ. Παραδείγματα θετικών μονοαξονικών κρυστάλλων περιλαμβάνουν χαλαζία (SiO2), σελλαΐτη (MgF2), ρουτίλιο (TiO2), κ.λπ.
Τι είναι οι Διαξονικοί Κρύσταλλοι;
Ένας διαξονικός κρύσταλλος είναι ένα οπτικό στοιχείο που έχει δύο οπτικούς άξονες. Όταν μια δέσμη φωτός διέρχεται από έναν διαξονικό κρύσταλλο, η δέσμη φωτός χωρίζεται σε δύο κλάσματα, καθώς και τα δύο κλάσματα είναι εξαιρετικά κύματα (δύο ακτίνες e). Αυτά τα κύματα έχουν διαφορετικές κατευθύνσεις και διαφορετικές ταχύτητες. Οι κρυσταλλικές δομές όπως τα ορθορομβικά, μονοκλινικά ή τρικλινικά είναι διαξονικά κρυσταλλικά συστήματα.
Οι δείκτες διάθλασης για έναν διαξονικό κρύσταλλο είναι οι εξής:
- Ο μικρότερος δείκτης διάθλασης είναι α (η αντίστοιχη κατεύθυνση είναι X)
- Ο ενδιάμεσος δείκτης διάθλασης είναι β (η αντίστοιχη κατεύθυνση είναι Y)
- Ο μεγαλύτερος δείκτης διάθλασης είναι γ (η αντίστοιχη κατεύθυνση είναι Z)
Εικόνα 01: Ο δείκτης ενός διαξονικού κρυστάλλου. (Το Indicatrix είναι μια φανταστική ελλειψοειδής επιφάνεια της οποίας οι άξονες αντιπροσωπεύουν τους δείκτες διάθλασης ενός κρυστάλλου για το φως ακολουθώντας διαφορετικές κατευθύνσεις σχετικά με τους άξονες των κρυστάλλων)
Ωστόσο, αυτές οι οπτικές κατευθύνσεις και οι δείκτες διάθλασης διαφέρουν από τους κρυσταλλογραφικούς άξονες σχετικά με τη φύση του κρυσταλλικού συστήματος.
- Ορθορομβικό κρυσταλλικό σύστημα –οι οπτικές κατευθύνσεις αντιστοιχούν σε κρυσταλλογραφικούς άξονες. Παράδειγμα: Οι κατευθύνσεις X, Y ή Z (δείκτες διάθλασης α, β και γ) μπορεί να είναι παράλληλες με οποιονδήποτε από τους κρυσταλλογραφικούς άξονες (a, b ή c).
- Μονοκλινικό κρυσταλλικό σύστημα – μία από τις κατευθύνσεις Χ, Υ και Ζ (δείκτες διάθλασης α, β και γ) είναι παράλληλη με τον κρυσταλλογραφικό άξονα b ενώ άλλες δύο διευθύνσεις δεν είναι παράλληλες με καμία κρυσταλλογραφική κατεύθυνση.
- Τρικλινικό κρυσταλλικό σύστημα – καμία από τις οπτικές κατευθύνσεις δεν συμπίπτει με τους κρυσταλλογραφικούς άξονες.
Υπάρχουν δύο τύποι διαξονικών κρυστάλλων, όπως αρνητικοί διαξονικοί κρύσταλλοι και θετικοί διαξονικοί κρύσταλλοι. Οι αρνητικοί διαξονικοί κρύσταλλοι έχουν το β τους πιο κοντά στο γ παρά στο α. Οι θετικοί διαξονικοί κρύσταλλοι έχουν το β τους πιο κοντά στο α παρά στο γ.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μονοαξονικών και διαξονικών κρυστάλλων;
Μονοαξονικοί εναντίον Διαξονικοί Κρύσταλλοι |
|
| Ο μονοαξονικός κρύσταλλος είναι ένα οπτικό στοιχείο που έχει έναν μόνο οπτικό άξονα. | Ένας διαξονικός κρύσταλλος είναι ένα οπτικό στοιχείο που έχει δύο οπτικούς άξονες. |
| Αρνητική φόρμα | |
| Ένας αρνητικός μονοαξονικός κρύσταλλος έχει τον δείκτη διάθλασης της ακτίνας ο (no) μεγαλύτερο από εκείνον της ακτίνας e (ne). | Ένας αρνητικός διαξονικός κρύσταλλος έχει το β του πιο κοντά στο γ παρά στο α. |
| Διαίρεση της δέσμης φωτός | |
| Όταν μια δέσμη φωτός διέρχεται από έναν μονοαξονικό κρύσταλλο, η δέσμη φωτός χωρίζεται σε δύο ακτίνες που ονομάζονται συνηθισμένη ακτίνα (ο-ακτίνα) και η εξαιρετική ακτίνα (ακτίνα E). | Όταν μια δέσμη φωτός διέρχεται από έναν διαξονικό κρύσταλλο, η δέσμη φωτός χωρίζεται σε δύο ακτίνες, καθώς και οι δύο είναι εξαιρετικές ακτίνες (ακτίνες e-ακτίνες). |
| Θετική φόρμα | |
| Ένας θετικός μονοαξονικός κρύσταλλος έχει τον δείκτη διάθλασης της ακτίνας e (ne) είναι μικρότερος από αυτόν της ακτίνας e-ακτίνας (ne). | Ένας θετικός διαξονικός κρύσταλλος έχει το β του πιο κοντά στο α παρά στο γ. |
| Παραδείγματα | |
| Χαλαζίας, ασβεστίτης, ρουτίλιο, κ.λπ. | Όλα τα μονοκλινικά, τρικλινικά και ορθορομβικά κρυσταλλικά συστήματα |
Σύνοψη – Μονοαξονικοί έναντι Διαξονικοί Κρύσταλλοι
Οι κρύσταλλοι είναι ουσίες των οποίων τα άτομα είναι διατεταγμένα με καλά διατεταγμένο τρόπο. Επιπλέον, αυτοί οι δύο κρύσταλλοι είναι σε δύο τύπους ως μονοαξονικοί κρύσταλλοι και διαξονικοί κρύσταλλοι, με βάση τον αριθμό των οπτικών αξόνων που υπάρχουν στην κρυσταλλική δομή. Η διαφορά μεταξύ μονοαξονικών και διαξονικών κρυστάλλων είναι ότι οι μονοαξονικοί κρύσταλλοι έχουν έναν μόνο οπτικό άξονα ενώ οι διαξονικοί κρύσταλλοι έχουν δύο οπτικούς άξονες.
