Kristalline Materialien können unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, die mit unterschiedlichen kristallographischen Richtungen verbunden sind. Eine gemeinsame Situation mit Mineralkristallen ist, dass es zwei verschiedene Brechungsindizes gibt, und sie werden doppelbrechende Materialien genannt. Wenn die y- und z-Richtungen in Bezug auf die kristallinen Kräfte äquivalent sind, ist die x-Achse eindeutig und wird als optische Achse des Materials bezeichnet. Die Ausbreitung des Lichts entlang der optischen Achse wäre unabhängig von seiner Polarisation; sein elektrisches Feld ist überall senkrecht zur optischen Achse und es wird die gewöhnliche- oder O-Welle genannt. Die Lichtwelle mit E-Feld parallel zur optischen Achse wird als E- oder E-Welle bezeichnet. Doppelbrechende Materialien werden in der Optik häufig verwendet, um polarisierende Prismen und Retarderplatten wie die Viertelwellenplatte herzustellen. Wenn Sie ein doppelbrechendes Material zwischen gekreuzte Polarisatoren legen, können Interferenzfarben entstehen.
Ein weit verbreitetes doppelbrechendes Material ist Calcit . Seine Doppelbrechung ist extrem groß, mit Brechungsindizes für die o- und e-Strahlen von 1,6584 und 1.4864 jeweils.
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