Построение оптической индикатрисы минералов средних сингонии и ее элементы

Оптическая индикатриса минералов средних сингоний однотипны. Для примера рассмотрим кристаллы циркона и апатита. Циркон – минерал тетрагональной сингонии и оптически одноосный положительный (n_е>n_о). Апатит – минерал гексагональной сингонии и оптически отрицательный (n_е<n_о). Луч S₁, идущий вдоль единичного направления, т.е. оси симметрии L₄, встречает на своем пути основание призмы, характеризующиеся равенством параметров элементарной ячейки (a_x=b_y), что обусловливает изотропность сечения. Поэтому здесь не происходит двупреломления. Вектор световой волны S₁,проходя через кристалл, совершает колебания во всех направлениях с одинаковой скоростью. Если показать эту величину показателя преломления для каждого направления колебаний, то фигура, изображающая изменение показателя преломления для рассматриваемого сечения, будет окружность с радиусом n_o (рисунок 1.10). Поэтому это показатель преломления для обыкновенной волны, так как она во всех направлениях характеризуется одинаковой скоростью колебаний.

Рисунок 1.10 – Принцип построения оптической индикатрисы:

1 – возможные направления колебания волн для лучей, идущих перпендикулярно к различным граням тетрагонального кристалла;

2 – пространственная фигура, отражающая изменение показателей преломления в тетрагональном кристалле

Теперь рассмотрим лучи, падающие на вертикальные грани призмы. Как известно, эти грани характеризуются неравенством параметров (a_x=b_y¹c_z). Это неравенство обуславливает анизотропность сечения, т.е. здесь наблюдается разложение естественного света на две поляризованные волны, колебания которых совершаются во взаимно перпендикулярных плоскостях с различной скоростью, следовательно, с различными показателями преломления. Для обыкновенного луча, волны которого колеблются в горизонтальной плоскости, показатель преломления равен n_o, для необыкновенного луча, волны которого колеблются вдоль единичного направления (L₄), показатель преломления n_e. Таким образом, фигура, характеризующая изменения показателя преломления на гранях призмы, представляет собой эллипс с двумя неравными осями (рисунок 1.10 – 2).

Величина показателя преломления обыкновенного луча для любого направления остается постоянной, а для необыкновенного луча меняется при изменении его наклона относительно единичного направления от n_oпри совпадении луча с единичным направлением до n_e, если луч идет перпендикулярно к единичному направлению. Промежуточные значения показателя преломления обозначаются n_e^/. Как известно, свойства кристаллов в параллельных сечениях сохраняются, поэтому, передвигая эти плоские изображения и объединив их, получим пространственную фигуру – оптическую индикатрису, которая в данном случае имеет форму двуосного эллипсоида или эллипсоида вращения (рисунок 1.11).

оооо

Рисунок 1.11- Оптическая индикатриса двуосных кристаллов

В кристаллах средних сингоний оптическая ось совпадает с единичным направлением и,следовательно, с осью вращения индикатрисы n_e. Как принято, если n_e>n_o, то кристалл считается положительным и больший показатель n_g соответствует n_e, а малый показатель преломления n_p– n_o. Таким образом, оптическая индикатриса одноосного положительного минерала представляет собой удлиненный эллипсоид вращения (рис.1.11).

Рассмотрим оптическую индикатрису одноосного отрицательного минерала. Построение аналогичное. Так как в этих кристаллах скорость распространения необыкновенного луча больше, чем обыкновенного, то получим фигуру в виде сплюснутого эллипсоида вращения (рис.1.11).

Эллиптическое сечение индикатрисы, проходящее вдоль оптической оси, называется главным сечением. Его бесконечное множество. Главные сечения характеризуются крайними значениями показателей преломления n_eи n_oили n_g и n_pи дают максимальное двупреломление. Сечение, перпендикулярное оптической оси, называется круговым или изотропным сечением. В минералах средних сингоний имеется только одно изотропное сечение. В этом сечении двойного лучепреломления не происходит и величина двупреломления равна нулю. Во всех других сечениях величина двупреломления имеет промежуточные значения.