الانكسار المزدوج وبصريات البلورات
تمتلك البلورات ذات الانكسار المزدوج معامل انكسار يعتمد على استقطاب الضوء واتجاهه، مما يقسم الشعاع إلى شعاعين بسرعتين مختلفتين.
Definition
اعتماد معامل انكسار الوسط على اتجاه استقطاب الضوء واتجاه انتشاره، مما يتسبب في انقسام الضوء إلى مكونين عادي وغير عادي ينتقلان بسرعات مختلفة.
Scope
يغطي هذا الموضوع انتشار الضوء في الأوساط البصرية متباينة الخواص. ويشمل موتر العازل الكهربائي (dielectric tensor) والقطع الناقص للمؤشر (index ellipsoid)، والأشعة العادية وغير العادية، والبلورات أحادية المحور وثنائية المحور، والتأخر الطوري المتراكم بين المكونات المتعامدة، والانكسار المزدوج والانحراف (walk-off)، والنشاط البصري والانكسار المزدوج الدائري، والتباين الناجم عن المجال من خلال التأثيرات الكهروضوئية والمرنة ضوئيًا. ويوضح كيف تحول المواد متباينة الخواص الاستقطاب، ويشكل الأساس لألواح الموجات، ومواشير الاستقطاب، والمعدلات الكهروضوئية.
Core questions
- لماذا تكسر البلورات متباينة الخواص الضوء إلى شعاعين؟
- كيف يتم التقاط السلوك البصري للبلورة بواسطة القطع الناقص للمؤشر؟
- ما الذي يميز البلورات أحادية المحور عن البلورات ثنائية المحور؟
- كيف تحفز المجالات الخارجية الانكسار المزدوج أو تغيره؟
Key concepts
- الانكسار المزدوج
- الأشعة العادية وغير العادية
- القطع الناقص للمؤشر
- البلورات أحادية المحور وثنائية المحور
- المحور البصري
- التأخر الطوري
- النشاط البصري
- التأثير الكهروضوئي
Key theories
- القطع الناقص للمؤشر والانكسار المزدوج
- في البلورة متباينة الخواص، يُقرأ معامل الانكسار لاستقطاب واتجاه معين من القطع الناقص للمؤشر، مما ينتج عنه موجات عادية وغير عادية مميزة تنكسر بشكل مختلف وتتراكم مرحلة نسبية.
- التأثير الكهروضوئي
- يغير المجال الكهربائي المطبق القطع الناقص للمؤشر لبلورات معينة، مما يغير انكسارها المزدوج بما يتناسب مع المجال (تأثير بوكلز) أو مربعه (تأثير كير)، وهو الأساس للمعدلات البصرية السريعة.
Clinical relevance
الانكسار المزدوج هو آلية التباين في مجهر الضوء المستقطب المستخدم لتحديد البلورات في سائل المفاصل، مثل بلورات اليورات سالبة الانكسار المزدوج في النقرس وبلورات بيروفوسفات الكالسيوم موجبة الانكسار المزدوج في النقرس الكاذب، ولتقييم الكولاجين والبروتين النشواني (amyloid) في مقاطع الأنسجة.
History
أبلغ بارتولين عن الانكسار المزدوج في الكالسيت عام 1669، وحلله هيغنز باستخدام بناء الموجة الخاص به، ملاحظًا جبهتي الموجة المتميزتين. قدمت نظرية الموجة المستعرضة لفرينل في عشرينيات القرن التاسع عشر وصفًا كاملاً للانكسار المزدوج، وتم تحديد التأثيرات الكهروضوئية لاحقًا بواسطة كير وبوكلز.
Key figures
- Erasmus Bartholin
- Christiaan Huygens
- Augustin-Jean Fresnel
Related topics
Seminal works
- bornwolf1999
- hecht2017
Frequently asked questions
- لماذا تظهر بلورة الكالسيت صورة مزدوجة؟
- الكالسيت ذو انكسار مزدوج، لذا فإن الضوء الذي يدخله ينقسم إلى أشعة عادية وغير عادية تنكسر بزوايا مختلفة وتخرج منفصلة، مما ينتج صورتين مزاحتين لأي شيء يُرى من خلال البلورة.
- ما هو النشاط البصري؟
- النشاط البصري هو شكل من أشكال الانكسار المزدوج الدائري حيث يقوم وسط، مثل محلول السكر أو الكوارتز، بتدوير مستوى الضوء المستقطب خطيًا لأنه ينقل الاستقطابات الدائرية اليسرى واليمنى بسرعات مختلفة قليلاً.