Optische Kristalle

Optische Kristalle werden in der Optik und vor allem in der Spektroskopie als optische Medien mit bestimmten optischen Eigenschaften für Prismen und Fenster im ultravioletten und infraroten Spektralbereich verwendet. Die meisten der Kristalle können heute in großen, optisch einwandfreien Blöcken gezüchtet werden (Züchtung optischer Kristalle). Vor allen anderen Kristallen sind die Alkalihalogenide in einwandfreier Form künstlich hergestellt worden. Alle Kristalle finden in Spektralgebieten Verwendung, für die Glas nicht durchlässig ist.
Lithiumfluorid, Calciumfluorid und Quarz werden besonders im UV verwendet, da sie bis 1100 Å, 1200 Å und 1850 Å [Ångström] durchlässig sind. Der Dispersion wegen wird Quarz über 2000 Å bevorzugt. Calciumfluorid wird seltener verwendet; es wird, mit Quarz kombiniert, für Achromate im UV genommen. Da Quarz doppelbrechend ist und in zwei Formen, der linksdrehenden und der rechtsdrehenden (Linksquarz und Rechtsquarz) vorkommt, müssen die Prismen so geschnitten werden, daß die Hauptachse parallel zur Basis verläuft. Die Rotationsdispersion des Quarzes kann durch Verwendung von Linse und Kollimator, die entgegengesetzt drehen, aufgehoben werden, sowie durch Zusammensetzung zweier entgegengesetzt drehender 30°-Prismen zu einem 60°-Prisma (Cornu-Prisma, Straubel-Prisma). Quarz ist zwischen 2000 Å und 3800 Å ein überlegenes Material. Am kurzwelligen Ende der Durchlässigkeit hat nicht jeder natürliche Quarz gleich gute Eigenschaften. Seit längerer Zeit wird geschmolzener Quarz in optisch guter Qualität hergestellt, der keine Doppelbrechung und Rotationsdispersion zeigt. Derartiges Quarzglas kommt unter den Namen wie Homosil und Ultrasil in den Handel und besitzt im UV eine größere Durchlässigkeit als der natürliche Quarz. Auch Steinsalz kann bis herunter zu 1800 Å im UV Verwendung finden.

Für die Zerlegung der infraroten Strahlung werden Prismen aus den verschiedensten Substanzen verwendet. Da die Dispersion der Prismenmaterialien groß sein soll, um ein großes Auflösungsvermögen zu erzielen, muß man an die Grenze der Durchlässigkeit herangehen, da die Dispersion schnell mit Annäherung an diese langwellige Grenze wächst. Daher ist für die Zerlegung der infraroten Strahlung von 0,8 μm bis zu etwa 50 μm zur Erreichung einer guten Auflösung (praktisch 2 cm^-1 bis 3 cm^-1) ein Prismensatz erforderlich.

Die Alkalihalogenide sind alle kubisch, so daß sie den großen Vorteil besitzen, optisch isotrop zu sein. Sie sind jedoch mehr oder weniger hygroskopisch, so daß besondere Schutzmaßnahmen, wie Heiztischchen, Exsikkator oder Vakuum, erforderlich sind.
Kalkspat (Calciumcarbonat) kommt nur als natürlicher doppelbrechender Kristall vor und wird für Nicolsche Prismen (Polarisationsprisma) verwendet. Als Ersatz diente kurze Zeit künstlich hergestelltes Natriumnitrat, daß jedoch sehr weich und sehr hygroskopisch ist.
Für Polarisationsfolien wird das künstlich hergestellte Jodosulfat des Chinins benutzt, nach seinem Entdecker Herapatit genannt.

Siehe auch

Optische Achsen.