Doppelbrechung, auch Doppelbrechung genannt, eine optische Eigenschaft, bei der ein einzelner Strahl unpolarisierten Lichts, der in ein anisotropes Medium eintritt, in zwei Strahlen aufgeteilt wird, die sich jeweils in eine andere Richtung bewegen. Ein Strahl (der außergewöhnliche Strahl genannt wird) wird in einem Winkel gebogen oder gebrochen, wenn er sich durch das Medium bewegt. Der andere Strahl (gewöhnlicher Strahl genannt) geht unverändert durch das Medium.
Strahlung: Doppelbrechung
Bei der Doppelbrechung tritt Licht in einen Kristall ein, dessen optische Eigenschaften sich entlang zweier oder mehrerer Kristallachsen unterscheiden. Was wird beobachtet
Eine Doppelbrechung kann durch Vergleich zweier Materialien, Glas und Calcit, beobachtet werden. Wenn eine Bleistiftmarkierung auf ein Blatt Papier gezeichnet und dann mit einem Stück Glas bedeckt wird, wird nur ein Bild angezeigt. Wenn jedoch dasselbe Papier mit einem Stück Calcit bedeckt ist und der Kristall in eine bestimmte Richtung ausgerichtet ist, werden zwei Markierungen sichtbar.
Die Abbildung zeigt das Phänomen der Doppelbrechung durch einen Calcitkristall. Es ist zu sehen, dass sich ein einfallender Strahl beim Eintritt in die Kristallfläche bei C in den gewöhnlichen Strahl CO und den außergewöhnlichen Strahl CE aufspaltet. Wenn der einfallende Strahl jedoch entlang der Richtung seiner optischen Achse in den Kristall eintritt, wird der Lichtstrahl nicht geteilt.
Bei der Doppelbrechung werden der gewöhnliche Strahl und der außergewöhnliche Strahl in Ebenen polarisiert, die im rechten Winkel zueinander schwingen. Darüber hinaus wird beobachtet, dass der Brechungsindex (eine Zahl, die den für jedes Medium spezifischen Biegewinkel bestimmt) des gewöhnlichen Strahls in alle Richtungen konstant ist; Der Brechungsindex des außergewöhnlichen Strahls variiert je nach Richtung, da er Komponenten aufweist, die sowohl parallel als auch senkrecht zur optischen Achse des Kristalls sind. Da die Geschwindigkeit von Lichtwellen in einem Medium gleich ihrer Geschwindigkeit in einem Vakuum geteilt durch den Brechungsindex für diese Wellenlänge ist, kann sich ein außergewöhnlicher Strahl entweder schneller oder langsamer als ein gewöhnlicher Strahl bewegen.
Alle transparenten Kristalle mit Ausnahme derjenigen des kubischen Systems, die normalerweise optisch isotrop sind, weisen das Phänomen der Doppelbrechung auf: Neben Calcit sind einige bekannte Beispiele Eis, Glimmer, Quarz, Zucker und Turmalin. Andere Materialien können unter besonderen Umständen doppelbrechend werden. Beispielsweise zeigen Lösungen, die langkettige Moleküle enthalten, beim Fließen eine doppelte Brechung; Dieses Phänomen wird als Streaming-Doppelbrechung bezeichnet. Kunststoffmaterialien, die aus langkettigen Polymermolekülen aufgebaut sind, können beim Komprimieren oder Strecken auch doppelt brechend werden. Dieser Vorgang wird als Photoelastizität bezeichnet. Einige isotrope Materialien (z. B. Glas) können sogar Doppelbrechung zeigen, wenn sie in ein magnetisches oder elektrisches Feld gebracht werden oder wenn sie äußeren Belastungen ausgesetzt sind.
