Physik III, Optik

• Doppelbrechung
Bei bestimmten Kristallen hängt der Brechungsindex von der Polarisation des Lichts
ab. Wir betrachten dazu das Licht in der linearen Basis wie oben. Man unterscheidet
zwei Typen von Lichtstrahlen, die unter bestimmten Winkeln durch den Kristall fallen.
So findet man z.B. immer einen Strahlrichtung, bei der der Brechungsindex unabhängig
von der Polarisation ist. Diese Strahlrichtung heißt optische Achse des Kristalls. Es
gibt Kristalle mit ein oder zwei optischen Achsen. Hier betrachten wir nur uniaxiale
Kristalle mit einer optischen Achse. Alle Strahlen, deren Polarisation in einer Ebene
senkrecht zur optischen Achse liegen heißen ordentliche Strahlen. Sie haben alle den selben
Brechungsindex, den so genannten ordentlichen Brechungsindex n 0 . Alle anderen
Strahlen sind die außerordentlichen Strahlen mit außerordentlichen Brechungsindizes
n e , die verschieden Werte haben könne und von der Polarisationsrichtung abhängen.
Als Beispiel betrachten wir einen Kristall bei, dem die Resonanzfrequenz der Elektronen
bei Schwingungen in x- undy-Richtung gleich sind, bei Schwingungen in z-
Richtung aber einen anderen Wert haben. Alle Strahlen mit Polarisation in der x-
y-Ebene sind ordentliche Strahlen. Die Optische Achse liegt entlang der z-Richtung.
Strahlen mit einer Polarisationskomponente in z-Richtung sind außerordentliche Strahlen.
Man kann sie sich als Überlagerung aus einem Strahl mit ordentlicher Polarisationsrichtung
in der x-y-Ebene und einem Strahl mit einer Polarisation nur in z-Richtung
vorstellen. Die beide Teilstrahlen spüren einen unterschiedlichen Brechungsindex, der
sich z.B. an der Grenzfläche in einer unterschiedlichen Brechung bemerkbar macht.
Diese Phänomen nennt man Doppelbrechung.
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