5. Các bước thực hiện đề tài
6.2.2. Tinh thể hạng vừa
Mặt quang suất có dạng elipxôit tròn xoay (một hình elip có hai trục, một trục dài và
elipxôit tròn xoay). Đại lượng chiết suất ne biểu thị trên trục xoay Ne, n0 trên bán kính của tiết diện tròn N0.
Trường hợp elipxôit có trục xoay là trục dài nghĩa là Ne=Ng, N0=Np tức là ne>n0, tinh thể quang dương (hình 6.3a).
Trường hợp trục xoay là trục ngắn Ne=Np, N0=Ng tức là ne<n0, tinh thể quang âm (hình 6.3b). ne và n0 là hai đại lượng chiết suất chính của tinh thể.
Muốn xác định phương dao động và chiết suất của hai sóng sáng ứng với một phương truyền cho trước, qua tâm của mặt quang suất ta vạch một mặt phẳng thẳng góc với phương truyền này. Trường hợp tổng quát ta sẽ được tiết diện elip với một bản trục
luôn luôn bằng N0 và một bán trục bằng Ne’ (Ne’ phụ thuộc vào phương truyền, thay đổi
trong không gian giữa N0 và Ne). Phương và độ dài của hai bản trục này thể hiện phương
dao động và chiết suất của hai sóng.
Người ta thường ký hiệu ng và np để chỉ đại lượng chiết suất lớn nhất và nhỏ nhất của một tinh thể, ng’ và np’ là những đại lượng trung gian.
Nếu một tinh thể quang dương, n0 nhỏ hơn ne, các tiết diện xiên luôn luôn chứa một đại lượng không đổi là np và một đại lượng thay đổi theo góc xiên là ng’; nếu tinh thể quang âm: đại lượng không thay đổi lại là ng, đại lượng thay đổi theo góc xiên là np’.
Hiệu số ' 0
n
ne giữa hai chiết suất được gọi là lưỡng chiết suất. Ứng với các phương
truyền khác nhau, tinh thể có các đại lượng lưỡng chiết khác nhau. Đại lượng lưỡng chiết lớn nhất nen0 được gọi là lưỡng chiết chính của tinh thể. Tiết diện song song với trục
Ng Np Np Ng Ng Np
a. Tinh thể quang dương b. Tinh thể quang âm
xoay, tức là tiết diện ứng với phương truyền vuông góc với trục xoay của mặt quang suất có đại lượng lưỡng chiết chính ng-np.
Trục xoay của elipxôit chính là quang trục của tinh thể. Tiết diện vuông góc với trục xoay của elipxôit là một vòng tròn bán kính là N0, điều đó có nghĩa: theo trục quang chỉ có một sóng sáng ứng với chiết suất n0, ánh sáng tự nhiên truyền vào tinh thể theo phương này sẽ không bị phân cực, vì mọi đường kính của tiết diện tròn đều lấy làm phương dao động được, ánh sáng phân cực truyền vào tinh thể theo phương này sẽ giữ nguyên phương dao động lúc ban đầu.
Phương trình của mặt elipxôit tròn xoay là:
2 1 2 2 0 2 2 0 2 e n z n y n x (6.1)
Dạng đối xứng của hình elipxôit tròn xoay là LL2PC. Trục đối xứng L trùng với trục quang. Trong tinh thể hạng vừa có một trục đối xứng bậc cao nhất là độc nhất (L3 ở hệ ba phương, L4 hoặc Li4 ở hệ bốn phương, L6 hoặc Li6 ở hệ sáu phương). Tất nhiên trục quang bao giờ cũng trùng với trục đối xứng này. Do đó vị trí của mặt quang suất trong tinh thể luôn luôn được xác định.
Trên tất cả những đường thẳng song song với nhau. Tinh thể có tính chất vật lý là như nhau nên câu “Vị trí của mặt quang suất trong tinh thể được xác định” có nghĩa là “Phương của mặt quang suất trong tinh thể được xác định”. Ta có thể biểu diễn mặt quang suất tại một điểm bất kỳ đặt trong môi trường tinh thể miễn là quang trục của nó phải song song với trục đối xứng bậc cao nhất của tinh thể.
Bằng mặt chiết suất ta suy được theo phương thẳng góc với trục quang có hai sóng ne và n0, theo phương trùng với trục quang chỉ có sóng n0. Bằng mặt quang suất ta cũng có kết luận tương tự. Vậy mặt quang suất hoàn toàn có thể thay thế bằng mặt chiết suất.
Tinh thể hạng vừa có một trục quang nên được gọi là tinh thể một trục.