Природа двойного лучепреломления.

Явление лучепреломления связано с анизотропией кристаллов. В кристаллах некубической симметрии диэлектрическая проницаемость в различных направлениях разная. В одноосных кристаллах она принимает значения от (вдоль оси) до (перпендикулярно главной оптической оси). При промежуточных направлениях принимает промежуточные значения между и .

Показатель преломления ( ), а от него зависит скорость электромагнитной волны ( ). В итоге электромагнитные волны с разными направлениями колебаний вектора имеют разные скорости распространения.

Для обыкновенного луча колебания светового вектора перпендикулярны главной плоскости. Независимо от направления распространения волны направление колебаний перпендикулярно оптической оси: , . Скорость одинакова для всех направлений. Во всех направлениях за одно время луч пройдет одинаковые пути. Изображая скорость в виде отрезков, отложенных по разным направлениям, получим сферу в пространстве.

Для луча «е» колебания светового вектора проходят в плоскости главного сечения. При изменении направления распространения луча меняется и угол между световым вектором и оптической осью, а поэтому меняются , и .

Рассмотрим три направления распространения 1,2,3.

При направлении 1, когда , при 2, когда , а при других направлениях заключается в интервале между и .

В направлении 1, вдоль оптической оси . Для луча 2 угол и скорость . Для луча 3 скорость имеет промежуточное значение. Можно показать, что волновая поверхность необыкновенных лучей эллипсоид. В местах пересечения с оптической осью кристалла этот эллипсоид и сфера, построенная для обыкновенных лучей, соприкасаются.

В зависимости от того, какая из скоростей или больше, различают положительные и отрицательные одноосные кристаллы.

Примерами положительных кристаллов являются : киноварь, , кварц. Для них . Примерами отрицательных кристаллов являются турмалин и бензол. Для них .