Doppelbrechung

Alle Minerale die nicht im kubischen Kristallsystem kristallisieren sind optisch anisotrop, bedeutet dass die optischen Eigenschaften dieser Minerale von der Richtung abhängen, in der das Licht durch den Kristall wandert.

Wird ein ein Mineral von einer Lichtquelle (z.B. der Sonne) bestrahlt, wird ein Teil des Lichts an der Oberfläche reflektiert und ein Teil ins Mineral gebrochen. Bei anisotropen Mineralen wird der gebrochene Lichtstrahl dann noch in zwei Teilstrahlen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufgespalten. Die Ursache dafür ist die Tatsache, dass ein Lichtstrahl eine elektromagnetische Welle ist. Trifft sie auf ein Mineral, interagiert das elektrische Feld (E) dieser Welle mit den Elektronenwolken der Atome im Kristallgitter. Das elektrische Feld verschiebt die Elektronen relativ zu den Atomkernen und es entstehen mikroskopische Dipole, was als dielektrische Polarisation bezeichnet wird. Wie leicht sich diese Elektronenwolken verschieben lassen, wird durch die Permittivität beschrieben. In einem kubischen Kristall ist die Bindungsstärke und der Atomabstand in alle drei Raumrichtungen identisch. Die Elektronen lassen sich in jede Richtung gleich leicht verschieben, weswegen die Permittivität eine einfache Zahl (Skalar) ist. In anisotropen Mineralen sind die chemischen Bindungen und Atomabstände richtungsabhängig. Die Permittivität ist hier kein Skalar mehr, sondern ein Tensor 2. Stufe. Dadurch entstehen die zwei Teilstrahlen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, wobei der schnellere Strahl weniger stark abgebremst und damit abgelenkt wird (minimaler Brechungsindex). Der langsamere Strahl wird stärker abgebremst/abgelenkt (maximaler Brechungsindex). Der Wert der Doppelbrechung ergibt sich aus der Differenz von maximalem und minimalem Brechungsindex (δ = n_max - n_min) und ist materialspezifisch.