Kahtaistaittuminen
valonsäde hajoaa kahdeksi säteeksi kun se kulkee eräiden anisotrooppisten aineiden läpi / From Wikipedia, the free encyclopedia
Kahtaistaittuminen on valonsäteen hajoamista kahdeksi säteeksi sen kulkiessa eräiden anisotrooppisten aineiden kuten kalsiitin tai boorinitridin läpi. Ilmiön kuvasi ensimmäisenä tanskalainen tiedemies Rasmus Bartholin, joka vuonna 1669 havaitsi sen kalsiitissa[1] Nykyisin ilmiön tiedetään esiintyvän myös eräissä muoveissa, magneettisissa materiaaleissa, monissa ei-kiteisissä aineissa ja nestekiteissä.[2]
Yksinkertaisimmassa muodossaan ilmiö esiintyy aineissa, joilla on yksiakselista anisotropiaa. Toisin sanoen aineen rakenne on sellainen, että sillä on yksi symmetria-akseli, mutta ei vastaavia akseleita sitä vastaan kohtisuorassa tasossa. Niinpä kahtaistaittumista ei voi esiintyä kuutiollisesti kiteytyvissä aineissa. Tätä akselia sanotaan kiteen optiseksi akseliksi, ja valonsäteillä, jotka ovat lineaarisesti polarisoituneet tämän akselin suuntaisesti tai sitä vastaan kohtisuorasti, on eri suuri taitekerroin. Näistä taitekertoimista käytetään merkintöjä ne and no, missä alaindeksit e ja o tulevat sanoista ekstraordinaarinen ja ordinaarinen; suomeksi käytetään myös termejä erikoissääntöinen ja yleissääntöinen[3]. Nämä nimet johtuvat siitä, että jos polarisoitumaton valo saapuu aineeseen terävässä kulmassa (> 0), tätä akselia vastaan kohtisuorasti polaroitunut osa valosta taittuu normaalin taittumislain mukaisesti, kun taas akselin suuntaisesti polarisoitunut osa taittuu tästä poikkeavalla tavalla kulmassa, joka riippuu tulokulmasta ja taitekerrointen erotuksesta
- .
Tätä erotusta sanotaan kahtaistaittumisen magnitudiksi. Valo jakautuu näin ollen kahteen lineaarisesti polarisoituneeseen osaan, joita sanotaan yleissääntöiseksi eli ordinaariseksi sekä erikoissääntöiseksi eli ekstraordinaariseksi. Poikkeuksena ovat tilanteet, jossa valo tulee aineeseen joko optisen akselin suuntaisesti tai sitä vastaan kohtisuorasti. Ensin mainitussa tapauksessa molemmat säteet ovat yleissääntöisiä eivätkä erkane toisistaan. Myöskään jälkimmäisessä tapauksessa ne eivät erkane toisistaan, mutta yleis- ja erikoissääntöinen komponentti kulkevat eri nopeuksilla. Tätä ilmiötä käytetään lineaarisesti polarisoituneen valon muuttamiseksi ympyräpolaroituneeksi tai päinvastoin.
Kahtaistaittuminen esiintyy myös kaksiakselisesti anisotrooppisissa aineissa, joita sanotaan myös kolmoistaittaviksi, mutta niiden kuvaus on oleellisesti monimutkaisempaa.[4]