Idiocyclophanie– oder: wie sich Kristalle ihr eigenes Interferenzbild herstellen

[olaf.med]

Idiocyclophanie – oder: wie sich Kristalle ihr eigenes Interferenzbild herstellen

Kürzlich hat Florian hier in einem interessanten, aber ziemlich tiefschürfenden Beitrag über Kristalle berichtet, die quasi Polarisatoren eingebaut haben. Dies hat mich an eine Absonderheit erinnert, die man an manchen Kristallen mit bloßem Auge sehen kann. Es ist die Idioocyclophanie (dt: ,,selbst Ringe bildend") – die wenigsten Menschen auf dieser Welt haben jemals davon gehört, geschweige denn die Effekte gesehen, und sie ist auch für gar nichts gut, außer den nach exotischen Erscheinungen lechzenden Kristalloptiker zu erfreuen.

Idiocyclophane Kristalle zeigen beim Durchsehen im natürlichen Licht, also ohne jegliche Polarisatoren, bereits zwei Achsenbilder nebeneinander, eines, das dem mit gekreuzten Polarisatoren entspricht, und direkt daneben eines, das dem mit parallelen Polarisatoren entspricht. Bereits der Großmeister der Fotografie von Interferenzfiguren, Hans Hauswaldt (siehe hier) , hat diese Eigenschaft abgebildet. Dies ist seine hochqualitative S/W-Abbildung aus dem Jahre 1907:



Das Prinzip der Entstehung dieses Phänomens ist relativ einfach zu verstehen. Man benötigt einen Kristall mit möglichst hoher Doppelbrechung, z.B. Calcit, und eine optische Grenzfläche innerhalb des Kristalls die unter einem bestimmten Winkel zur Durchstrahlungsrichtung steht. Das einfallende Licht wird beim Eintritt in den Kristall in zwei Bündel aufgespalten, eines mit hohem Brechungsindex (n_o) und eines mit niedrigem Brechungsindex (n_e'). An der Grenzfläche zu dem niedriger brechenden Medium wird der Strahl mit dem Brechungsindex n_e' durchgelassen, der mit dem Brechungsindex n_o aber erleidet Totalreflektion. Wenn man dies konsequent weiterdenkt kommt man zu der oben gezeigten Erscheinung.

In der Blütezeit der Kristalloptik vor mehr als 100 Jahren wurden auch Demonstrationspräparate für idiocyclophane Kristalle hergestellt, und in meiner Sammlung befinden sich glücklicherweise gleich drei davon deren Funktion auf zwei unterschiedlichen Methoden beruhen. Der Aufbau geht am besten aus der Preisliste von der Fa. Dr. Steeg & Reuter aus dem Jahre 1910 hervor:



Dies sind meine Präparate, die aus der Zeit vor 1900 stammen, die beiden rechten entsprechen dem Aufbau mit einem "Synthetischen Zwilling", das linke dem Parallelepiped:



Das linke Präparat hat auf der Rückseite noch eine verschiebbare Pappblende, damit man den Strahl sauber begrenzen kann und somit die Erscheinung besser sieht:



Natürlich habe ich auch versucht das Phänomen selbst am Mikroskop zu fotografieren und festgestellt, dass dies gar nicht so einfach gelingt. Mein bestes Ergebnis am Präparat mit dem Prisma ist hier zu sehen:



Viel Spaß,

Olaf

[hugojun]

Hallo Olaf,
wieder eine Interessante Variante der Kristalloptik.
Keine Ahnung, aber haben diese Beobachtungen dazu geführt, dass die ,,Nicols" berechnet und konstruiert wurden,
oder war es eher andersherum?
LG
Jürgen

[olaf.med]

Lieber Jürgen,

es war wohl andersherum, aber die Funktionsweise ist sehr ähnlich, wie Du sofort erkannt hast. Nicol hat seinen Polarisator ja schon 1828 erfunden, ich weiß nicht, wann man die Idiocyclophanie entdeckt hat, aber bestimmt deutlich später.

Herzliche Grüße,

Olaf

[Heiko]

Sehr interessant, lieber Olaf.

Von BERTIN muss es einen Aufsatz über die Idiocyclophanie der gefärbten Krystalle geben: Zeitschr. f. Kryst. 3. 1878. p. 454.

Viele Grüße,
Heiko

[hugojun]

Sehr interessant, lieber Olaf.

Von BERTIN muss es einen Aufsatz über die Idiocyclophanie der gefärbten Krystalle geben: Zeitschr. f. Kryst. 3. 1878. p. 454.

Viele Grüße,
Heiko

Hallo Heiko,

so weit bin ich leider auch nur gekommen in meinen Recherchen.
Von S. Pancharatnam 1955a und 1955b
wird in zwei Teilen ,,The Propagation of light in absorbing biaxial crystals  ,, der Ausdruck "idiophanic"  nur 
in einem Satz erwähnt. "The occurrence of idiophanic interference rings cannot be expected if the state of
polarization propagated along ...." und er nimmt Bezug auf "Mallard´s Theory "?

Vielleicht ist dort mehr beschrieben.

LG
Jürgen

[Florian D.]

Ein weiteres Kleinod aus dem Hort an der Ruhr!

Viele Grüsse
Florian