Aus den natürlichen Kalkspatkristallen lassen sich durch Spaltung
Rhomboeder herstellen, und wenn man ein Bündel paralleler Lichtstrahlen
sogar senkrecht auf eine Seitenfläche des Rhomboeders fallen läßt, so
treten auf der gegenüberliegenden Fläche zwei getrennte Lichtstrahlen
heraus. Der eine ist die Fortsetzung des einfallenden Lichtes, wie er
sich bei senkrechter Incidenz bilden muß, und wird der ordentliche
Strahl genannt; der andere ist etwas seitlich verschoben, und wird der
außerordentliche Strahl genannt. ^Doppelbrechung^.
Wenn man ein Kalkspatrhomboeder auf Papier legt, so sieht man die auf
dem Papier befindlichen Zeichen doppelt.
Die 6 Rhomben, welche das Rhomboeder begrenzen, haben stumpfe Winkel von
je 105,5°, und nur an zwei gegenüberliegenden Ecken stoßen je 3 stumpfe
Winkel zusammen; die Verbindungslinie dieser Ecken ist die
kristallographische und zugleich die optische Achse des Kalkspates, und
jede Ebene, welche durch sie gelegt wird, heißt ein Hauptschnitt. Liegt
das Rhomboeder, wie vorhin, auf dem Papier mit einer Fläche, so steht
die Achse schief zur Papierfläche; der Hauptschnitt, welcher hier in
Betracht kommt, enthält diese Achse und steht senkrecht auf der
Papierfläche; der außerordentliche Strahl ist im Hauptschnitt
verschoben, sogar bei senkrechter Incidenz um 6° 14' und wird beim
Austritt dem ordentlichen wieder parallel. Wenn man demnach das auf dem
Papier liegende Rhomboeder dreht, so ändert der Hauptschnitt seine
Richtung und damit auch der außerordentliche Strahl. Ist auf dem Papier
ein Punkt gezeichnet, so sieht man durch das Rhomboeder zwei Punkte, und
beim Drehen desselben bleibt der eine Punkt, der dem ordentlichen
Strahle entspricht, ruhig, während der andere, welcher dem
außerordentlichen Strahle entspricht, in einem kleinen Kreise um ihn
herumwandert.
^Jede Doppelbrechung ist zugleich mit Polarisation verbunden^ derart,
daß der ordentliche Strahl im Hauptschnitt, der außerordentliche Strahl
senkrecht zum Hauptschnitt polarisiert ist. Die Polarisation ist stets
vollständig. (Huyghens 1678.)
Zur Erklärung nimmt man an, daß infolge der besonderen Anordnung der
Moleküle im Kristalle die Ätherteilchen überhaupt nur in zwei Richtungen
schwingen können, parallel dem Hauptschnitt und senkrecht dazu, daß
deshalb, wenn gewöhnliches Licht in den Kristall eindringt, jeder
Lichtstrahl, welcher nicht schon in einer dieser Richtungen schwingt, in
zwei Strahlen zerlegt wird, die eben in diesen Richtungen schwingen. Da
nun im unpolarisierten Lichte die Teilchen nach allen möglichen
Richtungen schwingen, so entstehen durch die Zerlegung zwei polarisierte
Strahlen von gleicher Stärke. Nun hat der Kalkspat aber auch noch
verschiedenes Brechungsvermögen für beide polarisierte Strahlen und
daher kommt es, daß sie sich im Kristalle trennen und gesondert zum
Vorschein kommen.
Alle nicht dem regulären System angehörigen Kristalle zeigen
Doppelbrechung; unter ihnen ist besonders der Turmalin ausgezeichnet
dadurch, daß er den außerordentlichen Strahl besser durchläßt, als den
ordentlichen, so daß oft schon eine einzige Turmalinplatte genügt, den
ordentlichen Strahl ganz auszulöschen. Legt man zwei solche
Turmalinplatten so aufeinander, daß die Hauptschnitte parallel sind, so
erscheint beim Durchsehen das Gesichtsfeld hell, weil der
außerordentliche Strahl der ersten auch als solcher die zweite
durchdringt; dreht man die zweite um 90°, so erscheint das Gesichtsfeld
dunkel, weil nun der außerordentliche Strahl der ersten Platte die
zweite als ordentlicher durchdringen sollte, hiebei aber ganz absorbiert
wird.
Die absoluten Maßeinheiten.