В этом видео объясняется, как происходит двойное лучепреломление. Но это объясняет, что если обыкновенный луч горизонтален, а экстраординарный вертикальен, то первый запаздывает меньше, чем второй.
Полагаю, это вполне логично для всех материалов?! Но похоже, что этот кальцит особенный, потому что он может двойно преломляться. Но что делает структуру кальцита такой особенной?
Структура кальцита - это то, что делает структуру кальцита такой особенной.
Конфигурация решетки в этом конкретном материале делает его анизотропным. Многие диэлектрические материалы (большинство?) изотропны или достаточно близки, чтобы мы относились к ним как к таковым из-за более симметричной структуры решетки. Эта симметрия делает показатель преломления практически независимым от поляризации. Конфигурация решетки кальцита несимметрична, поэтому электрическое поле взаимодействует с ним по-разному в зависимости от поляризации.
Вот краткое объяснение двойного лучепреломления в анизотропных средах.
Микроскопическое происхождение двойного лучепреломления заключается в решетке кристалла. Симметрия тригональной системы - это то, что делает структуру кальцита особенной по сравнению с материалами, не обладающими двойным лучепреломлением, такими как стекло.
Показатель преломления связан с электронной поляризуемостью атомов. Вы можете представить себе электромагнитную волну, заставляющую электронное облако колебаться. Это вызывает задержку в распространении поля, и мы воспринимаем это как меньшую скорость света в среде. Если плотность атомов различна в двух разных направлениях, скорость света и, следовательно, показатель преломления различны в этих направлениях.
Только изотропные вещества (жидкости и аморфные материалы, такие как стекло) и кубические кристаллы имеют простой скаляр в качестве показателя преломления. Все остальное требует двух или трех индексов для описания оптических свойств (или даже больше, если материал хиральный).
Особенность кальцита в том, что разница между его показателями преломления довольно велика. Кальцит – это карбонат кальция. В кристалле все плоские карбонатные ионы лежат в одной ориентации. Поляризуемость меньше, когда электрическое поле перпендикулярно плоскости ионов, чем когда электрическое поле параллельно плоскости ионов. Это дает разницу в показателе преломления.
Многие другие распространенные минералы обладают двойным лучепреломлением: кварц, корунд, слюда и т.д.