הבדל בין גבישים חד-ציריים לדו-ציריים

2024 מְחַבֵּר: Alex Aldridge | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 13:39

ההבדל העיקרי בין גבישים חד-ציריים לדו-ציריים הוא שלגבישים חד-ציריים יש ציר אופטי יחיד ואילו לגבישים דו-ציריים יש שני צירים אופטיים.

הציר האופטי של גביש הוא הכיוון שבו האור מתפשט דרך הגביש מבלי להתמודד עם שבירה כפולה. כל גלי האור המקבילים לציר זה אינם עוברים שבירה כפולה. במילים אחרות, אלומת האור עוברת בכיוון זה במהירות שאינה תלויה בקיטוב.

מהם גבישים חד-ציריים?

גביש חד-צירי הוא אלמנט אופטי בעל ציר אופטי יחיד. במילים אחרות, לגביש חד-צירי יש ציר גבישי אחד שונה משני צירים גבישיים אחרים. לדוגמה: n_a=n_b≠ n_{c ציר ייחודי זה ידוע בתור ציר יוצא דופן. כאשר קרן אור עוברת דרך גביש חד-צירי, קרן אור זו מתפצלת לשני חלקים כגון קרן רגילה וקרן יוצאת דופן. הקרן הרגילה (o-ray) עוברת דרך הגביש ללא כל סטייה. הקרן היוצאת דופן (e-ray) סוטה בממשק האוויר-גביש.}

ישנן שתי צורות של גבישים חד-ציריים הנקראים כגביש חד-צירי שלילי וקריסטל חד-צירי חיובי. אם אינדקס השבירה של ה-o-ray (n_o) גדול מזה של ה-e-ray (ne), אז זהו גביש חד-צירי שלילי. אבל אם מדד השבירה של e-ray (n_e) קטן מזה של e-ray, אז זה גביש חד-צירי חיובי.(אינדקס השבירה הוא היחס בין מהירות האור בוואקום למהירותו בגביש). דוגמאות של גבישים חד-ציריים שליליים כוללות קלציט (CaCO₃), רובי (Al₂O₃), וכו' דוגמאות של גבישים חד-ציריים חיוביים כוללות קוורץ (SiO₂), סלאייט (MgF₂), רוטיל (TiO_{2), וכו'}

מהם גבישים דו-ציריים?

גביש דו-צירי הוא אלמנט אופטי בעל שני צירים אופטיים. כאשר אלומת אור עוברת דרך גביש דו-צירי, אלומת האור מתפצלת לשני חלקים, שכן שני השברים הם גלים יוצאי דופן (שתי קרני e-ray). לגלים האלה יש כיוונים שונים ומהירויות שונות. המבנים הגבישיים כגון אורתורהומבי, מונוקליניים או טריקליניים הם מערכות גבישים דו-ציריות.

מדדי השבירה של גביש דו-צירי הם כדלקמן:

1. אינדקס השבירה הקטן ביותר הוא α (הכיוון המתאים הוא X)
2. אינדקס השבירה הבינוני הוא β (הכיוון המתאים הוא Y)
3. אינדקס השבירה הגדול ביותר הוא γ (הכיוון המתאים הוא Z)

איור 01: האינדיקטריקס של גביש דו-צירי. (אינדיקטריקס הוא משטח אליפסואידי דמיוני שציריו מייצגים את מדדי השבירה של גביש לאור העוקב אחר כיוונים שונים הנוגעים לצירי הגביש)

עם זאת, הכיוונים האופטיים ומדדי השבירה הללו שונים מהצירים הקריסטלוגרפיים על אופי מערכת הגבישים.

• מערכת קריסטל אורתורומבית –כיוונים אופטיים תואמים לצירים גבישיים. לדוגמה: כיווני X, Y או Z (מדדי שבירה של α, β ו-γ) עשויים להיות מקבילים לכל אחד מהצירים הקריסטלוגרפיים (a, b או c).
• מערכת גבישים מונוקלינית – אחד מכיווני X, Y ו-Z (מדדי השבירה α, β ו-γ) מקביל לציר הקריסטלוגרפי b בעוד שני הכיוונים האחרים אינם מקבילים לשום כיוון גבישי.
• מערכת גבישים טריקלינית –אף אחד מהכיוונים האופטיים אינו עולה בקנה אחד עם צירים קריסטלוגרפיים.

ישנם שני סוגים של גבישים דו-ציריים כגון, גביש דו-צירי שלילי וגבישים דו-ציריים חיוביים. לגבישים דו-ציריים שליליים יש β שלהם קרוב יותר ל-γ מאשר ל-α. לגבישים דו-ציריים חיוביים יש β שלהם קרוב יותר ל-α מאשר ל-γ.

מה ההבדל בין גבישים חד-ציריים לדו-ציריים?

גבישים חד-ציריים לעומת דו-ציריים
גביש חד-צירי הוא אלמנט אופטי בעל ציר אופטי יחיד.	גביש דו-צירי הוא אלמנט אופטי בעל שני צירים אופטיים.
טופס שלילי
לגביש חד-צירי שלילי יש אינדקס השבירה של o-ray (no) גדול מזה של ה-e-ray (ne).	לגביש דו-צירי שלילי יש β שלו קרוב יותר ל-γ מאשר ל-α.
פיצול קרן האור
כאשר קרן אור עוברת דרך גביש חד-צירי, קרן האור מתפצלת לשתי קרניים המכונות קרן רגילה (o-ray) וקרן יוצאת דופן (E-ray).	כאשר קרן אור עוברת דרך גביש דו-צירי, קרן האור מתפצלת לשתי קרניים שהן שתיהן קרניים יוצאות דופן (קרני אלקטרוני).
טופס חיובי
לגביש חד-צירי חיובי יש אינדקס השבירה של e-ray (ne) קטן מזה של e-ray (ne).	לגביש דו-צירי חיובי יש β שלו קרוב יותר ל-α מאשר ל-γ.
דוגמאות
קוורץ, קלציט, רוטיל וכו'.	כל מערכות הקריסטל המונוקליניות, הטריקליניות והאורתורומביות

סיכום – קריסטלים חד-ציריים לעומת דו-ציריים

גבישים הם חומרים שהאטומים שלהם מסודרים בצורה מסודרת היטב. יתר על כן, שני גבישים אלה הם בשני סוגים כגבישים חד-ציריים וגבישים דו-ציריים, בהתבסס על מספר הצירים האופטיים הקיימים במבנה הגביש. ההבדל בין גבישים חד-ציריים לדו-ציריים הוא שלגבישים חד-ציריים יש ציר אופטי בודד, בעוד שלגבישים דו-ציריים יש שני צירים אופטיים.