Çift Kırılım ve Kristal Optiği
Çift kırılımlı kristaller, ışığın polarizasyonuna ve yönüne bağlı bir kırılma indisine sahiptir ve bir ışın demetini farklı hızlarda ilerleyen ikiye ayırır.
Tanım
Bir ortamın kırılma indisinin, ışığın polarizasyon yönüne ve yayılma yönüne bağlı olması durumu olup, ışığın farklı hızlarda ilerleyen adi ve olağanüstü bileşenlere ayrılmasına neden olmaktadır.
Kapsam
Bu konu, optik olarak anizotropik ortamlarda ışığın yayılımını kapsamaktadır. Dielektrik tensörü ve indis elipsoidi, adi ve olağanüstü ışınlar, tek eksenli ve çift eksenli kristaller, ortogonal bileşenler arasında biriken faz gecikmesi, çift kırılım ve ışın ayrılması, optik aktivite ve dairesel çift kırılım ile elektro-optik ve fotoelastik etkiler yoluyla alan kaynaklı anizotropiyi içermektedir. Anizotropik malzemelerin polarizasyonu nasıl dönüştürdüğünü açıklamakta ve dalga plakaları, polarize edici prizmalar ve elektro-optik modülatörlerin temelini oluşturmaktadır.
Temel sorular
- Anizotropik kristaller ışığı neden iki ışına kırar?
- Bir kristalin optik davranışı indis elipsoidi tarafından nasıl yakalanır?
- Tek eksenli kristaller ile çift eksenli kristaller arasındaki fark nedir?
- Dış alanlar çift kırılımı nasıl indükler veya değiştirir?
Anahtar kavramlar
- çift kırılım
- adi ve olağanüstü ışınlar
- indis elipsoidi
- tek eksenli ve çift eksenli kristaller
- optik eksen
- faz gecikmesi
- optik aktivite
- elektro-optik etki
Temel kuramlar
- İndis elipsoidi ve çift kırılım
- Anizotropik bir kristalde, belirli bir polarizasyon ve yön için kırılma indisi indis elipsoidinden okunur; bu durum, farklı şekilde kırılan ve göreceli bir faz biriktiren ayrı adi ve olağanüstü dalgalar üretir.
- Elektro-optik etki
- Uygulanan bir elektrik alanı, belirli kristallerin indis elipsoidini değiştirerek çift kırılımlarını alanla (Pockels etkisi) veya alanın karesiyle (Kerr etkisi) orantılı olarak değiştirir; bu durum hızlı optik modülatörlerin temelini oluşturur.
Klinik önem
Çift kırılım, gut hastalığındaki negatif çift kırılımlı ürat kristalleri ve psödoguttaki pozitif çift kırılımlı kalsiyum pirofosfat gibi eklem sıvısındaki kristalleri tanımlamak ve doku kesitlerinde kollajen ile amiloidi değerlendirmek için kullanılan polarize ışık mikroskopisindeki kontrast mekanizmasıdır.
Tarihçe
Bartholin, 1669'da kalsitte çift kırılımı rapor etmiş ve Huygens, bunu kendi dalga yapısıyla analiz ederek iki farklı dalga cephesini kaydetmiştir. Fresnel'in 1820'lerdeki enine dalga kuramı, çift kırılımın tam bir açıklamasını sunmuş; elektro-optik etkiler ise daha sonra Kerr ve Pockels tarafından karakterize edilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Erasmus Bartholin
- Christiaan Huygens
- Augustin-Jean Fresnel
İlgili konular
Temel eserler
- bornwolf1999
- hecht2017
Sıkça sorulan sorular
- Bir kalsit kristali neden çift görüntü gösterir?
- Kalsit çift kırılımlıdır, bu nedenle içine giren ışık, farklı açılarda kırılan ve ayrı ayrı çıkan adi ve olağanüstü ışınlara ayrılır; bu da kristalden bakılan her şeyin iki ayrı, yer değiştirmiş görüntüsünü üretir.
- Optik aktivite nedir?
- Optik aktivite, bir şeker çözeltisi veya kuvars gibi bir ortamın, sol ve sağ dairesel polarizasyonları hafifçe farklı hızlarda iletmesi nedeniyle doğrusal polarize ışığın düzlemini döndürdüğü bir dairesel çift kırılım şeklidir.