Optische Phänomene: Ulexit und Calcit

Zwei interessante Effekte im Bild: Das Phänomen der Doppelbrechung lässt bei klarem, durchsichtigem Calcit (“Doppelspat”) einen darunter liegenden Schriftzug doppelt erscheinen, während Ulexit als “Fernseh-” oder “Televisionsstein” aufgrund des sogenannten Bildleiteffekts einen Schriftzug an seine Oberfläche projizieren kann.

 

Eine kleine Erläuterung

Calcit

Ursache für die Doppelbrechung des Calcits ist die Tatsache, dass sich der Lichtstrahl beim Durchtritt durch den Kristall in zwei Teilstrahlen auftrennt. Das Kristallmaterial ist optisch anisotrop, was bedeutet, dass sein Brechungsindex richtungsabhängig ist – das Licht wird also, während es sich im Kristall ausbreitet, in den verschiedenen Raumrichtungen unterschiedlich abgelenkt.

Allgemein versteht man unter Anisotropie die Richtungsabhängigkeit bestimmter Eigenschaften; bei der optischen Anisotropie handelt es sich entsprechend um die Eigenschaften des Lichts. Die folgende Skizze soll schematisch verdeutlichen, wie ein Kristall den erst einheitlichen Lichtstrahl schließlich in die zwei Teilstrahlen aufzutrennen vermag. Man spricht dabei von einem ordentlichen Strahl, für den die normalen Brechungsgesetze nach Snellius Gültigkeit haben und einem außerordentlichen Strahl, der diesen Gesetzen nicht gehorcht. Dreht man den Kristall, so wandert der außerordentliche Strahl in einer Kreisbewegung um den ordentlichen herum.

Während natürliches Licht, wie es zu Beginn in den Kristall eintritt, unpolarisiert ist und daher gleichmäßig in alle Richtungen senkrecht zur Fortpflanzugsrichtung des Lichts schwingt, sind die beiden entandenen Teilstrahlen zueinander senkrecht polarisiert, schwingen also je nur in einer einzigen Schwingungsebene. Die zweite Skizze zeigt diesen Zusammenhang allgemein und etwas ausführlicher:

Wer es genauer wissen will, kann nähere Details unter den im Text verlinkten Beiträgen nachlesen bzw. findet in jedem Physikbuch ausführliche Erläuterungen.

Ulexit

Ulexit hingegen ist ein faserig ausgebildetes Material, das manchmal eine gewisse Transparenz besitzt. Wird solch ein durchscheinendes Exemplar senkrecht zum Faserverlauf geschnitten und poliert, so projiziert sich aufgrund der lichtleitenden Eigenschaften des Materials der Untergrund unter dem Kristall auf dessen Oberfläche.