дольных плоскостей симметрии и поперечных двойных осей и центр симметрии. Первые кристаллы называются оптически-отрицательными, вторые — оптически-положительными. Из рассмотрения этих поверхностей следует, что свет в одноосных кристаллах может распространяться в одном и том же направлении с двумя разными скоростями. В частном случае, когда свет идет по оптической оси, т. е. по бесконечной оси симметрии или, иначе, в направлении линии, соединяющей обе точки касания шара и эллипсоида, оба луча имеют одинаковую скорость. К третьей категории относятся оптически-двуосные кристаллы ромбической, моноклинной и триклинной сингоний. Поверхность скоростей лучей света представляет собой в этих кристаллах довольно сложную «поверхность Гамильтона» (рис. 52), в к-рой можно
Рис. 52. Поверхность скоростей света для двуосных кристаллов.
найти два направления (бирадиали), отличающиеся тем свойством, что свет, идущий по ним, не претерпевает раздвоения. В зависимости от вида «поверхности Гамильтона» двуосные кристаллы бывают также положительными и отрицательными. Гамильтонова поверхность имеет ромбическую симметрию (2 : т — 2), обладая тремя двойными осями, тремя плоскостями и центром симметрии.
Первые наблюдения двойного лучепреломления были сделаны на одноосных кристаллах исландского шпата Бартолином в том же году (1669), когда был открыт и закон постоянства углов. Бартолин заметил, что при рассматривании предметов через кристалл они кажутся раздвоенными (рис. 53). Степень раздвоения зависит от того, как препарирован кристалл, и от силы двупр ел омления, т. е. максимальной разницы показателей преломления кристалла для обоих лучей. У одних кристаллов сила двупреломления велика (0, 17 для желтого света у кальцита), у других — мала (0, 009 для желтого света у кварца). Поэтому, напр., у кварца раздвоение видно только в толстом слое и то при рассматривании только очень тонких линий. Кроме двупреломления, одноосные и двуосные кристаллы отличаются еще способностью поляризовать свет (см. Поляризация света). Плоско-поляризованный и естественный лучи отличаются друг от друга по степени симметрии. С этой точки зрения плоскополяризованный луч может быть упрощенно изображен в форме тонкой ленты, тогда как естественный луч следовало бы представлять себе в форме тонкого цилиндра. При прохождении света по оптической оси одноосных кристаллов поляризации света не происходит.
В двуосных кристаллах явление значительно усложняется.
Двупреломлением и поляризацией объясняются цветовые явления (хроматическая поляризация) в тонких (ок. 0, 03 мм) шлифах кристаллов и в кристаллических агрегатах, широко использованные при исследовании горных пород с помощью поляризационного микроскопа. Простейший способ наблюдения этих явлений в слюде (мусковите) состоит в следующем:на пути отраженного от черной полированной поверхности (стола, крышки рояля и т. д.) рассеянного света помещают слюдяную пластинку толщиной ок. 0, 5 мм; между слюдой и глазом располагают косо обыкновенное стекло или, лучше, стопку из трех — четырех стекол.
Поворачивая стопку около луча, т. е. сохраняя косое положение стекол по отношению луча и меняя всеми способами положение слюдяной пластинки, можно наблюдать появление и исчезновение самых разнообразных окрасок, обусловленных поляризацией света, двупреломлением, ориентировкой слюды и длиной пути, пройденного светом в слюде. Некоторые из двоякопреломляющих кристаллов обладают способностью в различной степени поглощать каждый из двух лучей, идущих по какому-либо направлению. Так как поглощательная способность зависит от длины волны, то такие кристаллы оказываются окрашенными, причем окраска зависит от направлений (дихроизм или плеохроизм, см.). Кристаллы, сильно поглощающие один из поляризованных лучей, дают, следовательно, возможность превращать естественный свет в поляризованный, т. е. могут служить поляризационными приборами [например турмалин (см.) или искусственный кристалл герапатит, примененный в последнее время для изготовления поляроидов]. Поляроид состоит из весьма мелких кристаллов герапатита, параллельно ориентированных.
Многие кристаллы (одиннадцать видов симметрии), а именно те, в симметрию к-рых входят только оси симметрии, т. е. такие кристаллы, у к-рых бывают правые и левые формы, способны еще вращать плоскость поляризации, если через такие кристаллы пропускать заранее поляризованный луч света. Явление вращения можно упрощенно, согласно нашей предыдущей схеме, представить как «закручивание» луча, если последний трактовать как «ленту». Угол «закручивания» при прохождении света через единицы длины кристалла (величина вращения) в оптически-изотропных кристаллах (напр. NaClO3) не зависит от направления луча; в одноосных (кварц) и двуосных (сахар) величина вращения меняется с направлением луча. Наибольшее вращение наблюдается при прохождении лучей вдоль оптических осей. Все описанные оптические явления могут наблюдаться в известных условиях и в аморфных твердых и даже жидких телах, напр.: вращением плоскости поляризации обладает раствор сахара, двупреломлением — закаленное стекло, прозрачные тела в электрическом поле и т. д. Из этого следует, что наличие пространственной решотки для этих явлений необязательно. Основы теории кристаллооптики были заложены еще Гюйгенсом (1690). Углубленная теория кристаллооптических явлений, основанная на механических представлениях о свете, была разработана Френелем (1821—29); столь же хорошо основные явления кристаллооптики объясняются и сменившей ее электромагнитной теорией света (Максвелл, 1877).
Обе эти теории имеют формальный характер, описывая оптические свойства кристалла при помощи характеризующих анизотропную среду параметров (упругих или диэлектрических постоянных). Успешная попытка объяснения оптических особенностей кристалла, рассматриваемого как пространственная решотка, была предпринята Эвальдом (1912). Кристаллооптика имеет большое значение при опреде-
