positiver Kristall
Englisch: positive crystal
Ein doppeltbrechender Kristall, bei dem der Brechungsindex für den außerordentlichen Strahl größer ist als für den ordentlichen Strahl und ersterer näher an der Achse gebrochen wird als letzterer, wie bei Quarz und Eis; im Gegensatz zum negativen Kristall, bei dem diese Eigenschaft umgekehrt ist, wie bei Isländischem Feldspat oder Turmalin.
positiver Kristall: höhere Brechung für den außerordentlichen Strahl
Ein positiver Kristall ist ein doppelbrechendes Material, bei dem Licht, das entlang der außerordentlichen Achse polarisiert ist, langsamer reist als Licht, das entlang der ordentlichen Achse polarisiert ist. Das bedeutet, der außerordentliche Strahl hat einen höheren Brechungsindex als der ordentliche Strahl. Wenn unpolarisiertes Licht in den Kristall eintritt, teilt es sich in zwei Strahlen auf, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entlang verschiedener Pfade reisen, aber der außerordentliche Strahl bricht näher zur optischen Achse ab als der ordentliche Strahl.
Der Unterschied ist wichtig, weil er bestimmt, wie sich ein Kristall in optischen Systemen verhält. Quarz und Eis sind gängige positive Kristalle, die in Polarisationsfiltern, Wellenlängenplättchen und optischen Kompensatoren verwendet werden. Das gegenteilige Verhalten tritt bei negativen Kristallen wie Turmalin oder Isländischem Feldspat (Kalkspat) auf, wo der außerordentliche Strahl langsamer ist und von der Achse weg bricht. Festzustellen, welcher Typ vorliegt, ist wesentlich beim Entwurf optischer Instrumente oder bei der Wahl von Materialien für bestimmte Lichtsteuerungsaufgaben.
Die Terminologie spiegelt das Vorzeichen des Doppelbrechungswertes wider, der als Differenz zwischen den außerordentlichen und ordentlichen Brechungsindizes berechnet wird. Bei positiven Kristallen ist diese Differenz positiv; bei negativen Kristallen ist sie negativ. Diese numerische Konvention erstreckt sich auf die uniaxiale oder biaxiale Symmetrie des Kristalls und darauf, wie mechanische Spannungen seine optischen Eigenschaften beeinflussen, was die positive/negative Klassifizierung zu mehr als nur einer semantischen Unterscheidung macht.
In der Praxis werden positive Kristalle oft entlang ihrer optischen Achse geschnitten und ausgerichtet, um Wellenlängenplättchen oder Verzögerer zu erzeugen, die die Phase des polarisierten Lichts um genaue Beträge verschieben. Ein Viertelwellenlängenplättchen oder Halbwellenlängenplättchen aus positivem Quarz muss die Dicke, Wellenlänge des Lichts und den bekannten Doppelbrechungswert berücksichtigen, um die gewünschte Phasenverschiebung zu erreichen. Temperaturveränderungen, mechanische Spannungen oder Verunreinigungen können die Brechungsindizes leicht verändern, daher wird optisches Material sorgfältig für stabile Anwendungen ausgewählt.
Die Wahl zwischen positiven und negativen Kristallen im optischen Design spiegelt die spezifischen Phasenverschiebungen und Polarisationseffekte wider, die benötigt werden. Wenn ein Kristalltyp die erforderliche Leistung nicht erreichen kann, schichten Ingenieure beide Typen oder verwenden Kompensatorplättchen, um unerwünschte Doppelbrechung zu korrigieren. Zu verstehen, ob dein Material positiv oder negativ ist, ist der erste Schritt zur Fehlersuche bei optischen Pfadfehlern oder zum Entwurf neuer Filter- und Abbildungssysteme.