Kristallooptika

Кристаллооптика (кристаллар ва оптика) — оптика ва кристаллографиянинг чегарадош соҳаси; ёруғликнинг кристалларда тарқалиши қонунларини ўрганишни ўз ичига олади. Нурнинг иккиламчи синиши, ёруғликнинг қутбланиши, қутбланиш текислигининг айланиши, плеохроизм ва бошқа К.да текшириладиган муҳим ҳодисалар ҳисобланади. Х. Гюйгенс ва О. Френел ёруғликнинг тўлқин назариясига асосланиб, К. нинг асосий қонунларини ишлаб чиқишган. Макроскопик электродинамика ҳозирги замон назарий К. нинг асосини ташкил этади. Кристаллдан ўтаётган ёруғлик кугбланади, яъни ёруғлик нури тарқалишига тик текисликда ётувчи фақат бир йўналишда тебранади. Кристаллнинг турли йўналишларида ёруғлик нурининг синиш кўрсаткичлари ҳар хил бўлади. Кристаллнинг ҳар бир йўналишига мос келувчи қутбланган ёруғлик нурининг синиш кўрсаткичи п миқдорларининг геометик шакли кристаллнинг оптик хоссаларини тўла ифодалайди ва буни оптик индикатриса дейилади. Умумий ҳолда у эллипсоида сиртидан иборатдир. Координаталари О нуқтадан бошланадиган тўғри бурчақли декарт системасида жойлашган эллипсоиднинг бош ўкларидаги п нинг қийматлари (пх, пу, нз) ни кристаллнинг бош синдириш кўрсаткичи, О нуқтасидан ўтиб, эллипсоиднинг айланма кесимига тик тўғри чизиқни эса о п т и к ўқи дейилади. Бош синдириш кўрсаткичларининг қийматига қараб оптик изотроп (пх=п =нз) ва бир ўқли (пх=п *нз) ҳамда икки ўкли анизотроп (пхФпу*пг) кристалларга бўлинади. Умумий ҳолда анизотроп кристалларда ёруғлик турлича тезликка эга бўлган иккита тўлқин кўринишида тарқалади. Ёруғлик оптик ўклар бўйлаб тарқалгандагива бу тўлқинларнинг тарқалиши мос келади.

Куб шаклидаги кристаллар оптик изотроп бўлиб, битта синдириш кўрсаткичига эга бўлса, бошқа турдаги кристаллар оптик жиҳатдан анизотроп ҳисобланади, яъни бу кристалларда оптик хусусиятлари ва ёруғлик нурларининг қутбланиши кристалл йўналишлари бўйича нурларнинг тарқалишига қараб турлича бўлади. Гексагонал, тригонал ва бошқа сигнонияга кирувчи иккинчи тартибдан юқори битта симметрия ўкли кристалларнинг оптик индикатрисаси айланма эллипсоид шаклида бўлади. Бундай кристалларда нурнинг иккита синдириш кўрсаткичи кузатилади. Агар кристалл ранг (тартиб) ли бўлиб, куб шаклида (оптик изотроп) бўлмаса, унинг ранги ўтаётган нур тебранишининг йўналишига қараб ўзгаради. Кристалл бир оптик ўқли бўлса, иккита асосий рангга, уч ўқли бўлса, учта асосий.рангга эга бўлади. Плеохроизм деб аталадиган бу ҳодиса кристаллни ўрганишга ёрдам беради.

К.да кристалл хоссаларини аниқлаш учун оптик доимийлари: нурнинг иккиламчи синишидаги кристаллнинг синдириш кўрсаткичлари, оптик ўклар орасидаги бурчақлар, оптик индикатриса ҳолатини аниқлаш усуллари ишлаб чиқилган.

Кристаллнинг диэлектрик сингдирувчанлиги е ўзгармас қиймат бўлмасдан тензор қийматга эгадир. Шу қийматга қараб кристалл оптик хусусиятларининг анизотроплиги аниқланади, жумладан, тўлқин тарқалиши тезлиги ва синдириш кўрсаткичи кристаллар йўналишларига боғлиқ бўлади. Кристалл хусусиятларининг ўзаро боғлиқлигини ҳисобга оладиган Максвелл тенгламалари орқали ёруғлик нурларини кристаллда тарқалиши ҳисобланади.

Икки ўқли кристаллнинг оптик индикатрисаси уч ўкли эллипсоид; унинг Ох, Оу симметрия ўкларини индикатрисанинг бош ўқлари дейилади; пх, пу, пг бош ўқлар бўйлаб синдириш кўрсаткичлари; 1 ва 2 — эллипсоиднинг иккита доиравий кесими; О, О ва О2 О, — кристаллнинг оптик ўқлари.

К. да қутбловчи микроскоп, рефрактометр ва бошқа асбоблар ишлатилади. К. усуллари билан петрография ва минералогияда минераллар ва тоғ жинсларининг таркиби аниқланади. К. ёрдамида тоғ жинсларидаги моддаларнинг миқдорини аниқлаш усуллари ишлаб чиқилган. Ёруғлик нурини иккиламчи синдирадиган органик моддалар ҳам К. усуллари билан ўрганилади. Шиша, пластмасса каби баъзи моддаларга таъсир этувчи механиқ куч натижасида ёруғлик нурининг иккиламчи синиши кузатилади.

Ўзбекистонда Ш. Воҳидов ва унинг шогирдлари оптик кристалларда радиацион оптик чидамлиликларини, кристалларнинг радиацион сезгирликларини ошириш ва шу асосда голография учун зарур хусусиятлар бера олиш усулларини яратдилар.

Адабиёт

• Шубников А. В., Основи оптической кристаллографии, М., 1958; Фёдоров Ф. И., Оптика анизотропних сред, Минск, 1958; Борн М., Волф Э., Основи оптики [пер. с англ.], М., 1973.