Anisotrop - Isotrop
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Gemmologische Akademie WIFI Linz EK1<br />
<strong>Anisotrop</strong>ie - <strong>Isotrop</strong>ie<br />
<strong>Anisotrop</strong>ie<br />
<strong>Anisotrop</strong>ie stammt aus dem griechischen<br />
und bezeichnet die Richtungsabhängigkeit<br />
der physikalischen Eigenschaften eines<br />
Stoffes. Bei Kristallen begünstigt das regelmäßige,<br />
periodische Gitter von Atomen die<br />
Richtungsabhängigkeit (<strong>Anisotrop</strong>ie) vieler<br />
physikalischer Eigenschaften. Die <strong>Anisotrop</strong>ie<br />
einer Eigenschaft des Kristalls hängt<br />
von der kristallographischen Struktur ab.<br />
Bei <strong>Anisotrop</strong>en Mineralien (Steinen) ist der<br />
Brechungsindex jeweils von der Richtung<br />
abhängig, in der das Licht durch den Stein<br />
hindurchgeht. Dabei werden Maximal- und<br />
Minimalwerte der Lichtbrechung ermittelt.<br />
Die jeweilige Differenz ergibt die<br />
Doppelbrechung = ∆<br />
ne = außerordendlicher Strahl<br />
no = ordentlicher Strahl<br />
Bei allen Kristallen - außer bei denen des<br />
Kubischen Kristallsystems - entsteht bei der<br />
Lichtbrechung nicht nur ein gebrochener<br />
Strahl, sondern die Lichtbewegung wird in<br />
zwei unterschiedlich stark gebrochene<br />
Strahlen aufgeteilt. Die beiden Strahlen<br />
nehmen verschiedene Wege und haben<br />
verschiedene Geschwindigkeiten im gleichen<br />
Medium.<br />
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Zudem unterscheiden sie sich von "natürlichem<br />
Licht" - das in allen Ebenen senkrecht<br />
zur Fortpflanzungsrichtung schwingt -<br />
durch Polarisation. Beim polarisierten Licht<br />
ist die Schwingungsrichtung nur noch in einer<br />
Ebene. Die Lichtbewegungen in doppelbrechenden<br />
Steinen sind senkrecht zueinander<br />
polarisiert. Die Doppelbrechung als Erscheinung<br />
lässt sich am besten an einem Stück<br />
Kalkspat vorführen. Legt man ein<br />
Spaltrhomboeder auf eine Schrift, so erscheint<br />
diese doppelt. Bei stark doppelbrechenden<br />
Mineralien kann man mit der<br />
zehnfachen Lupe eine Kantenverdoppelung<br />
bei der Durchsicht beobachten.Der Grad der<br />
Bildverdoppelung, d.h.. die Entfernung der<br />
beiden Bilder voneinander hängt von der<br />
Dicke des Kristallstücks, vom Material selbst<br />
und von der Richtung ab, in der sich das<br />
Licht bewegt.<br />
Im Gegensatz zu optisch isotropen (einfachbrechenden)<br />
Materialien, zeigt das Licht<br />
in doppelbrechenden Steinen ein optisch<br />
anisotropes Verhalten (griechisch. anisos<br />
= ungleich, tropos = Richtung). Das<br />
bedeutet ein Richtungabhängig ungleiches<br />
Verhalten des Lichtes.<br />
Diese Tatsache spielt bei der Diagnostizierung<br />
eine entscheidende Rolle. So kann man bei den<br />
Steinen die ein anisotropes Lichtverhalten zeigen<br />
so genannte optische Achsen beobachten.<br />
Edelsteine mit einer starken bis deutliche-<br />
Doppelbrechung sind z.B..: Zirkon,<br />
Turmalin, Kunzit, Peridot, usw.
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Besonders eindrucksvoll zeigt sich das Phänomen<br />
der Doppelbrechung bei Isländischem<br />
Doppelspat (englisch islandic calcite<br />
oder auch nur calcite [Kalkspat]). Doppelspat<br />
dient u. a. als Ausgangsmaterial besonderer<br />
optischer Prismen, die man z. B.<br />
zur Erzeugung von polarisiertem Licht einsetzt<br />
– so genannte Nicol’sche Prismen.<br />
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<strong>Isotrop</strong>ie<br />
<strong>Isotrop</strong>ie bezeichnet die Richtungsunabhängigkeit<br />
physikalischer Eigenschaften eines<br />
Stoffes (in alle Richtungen gleiche Eigenschaften).<br />
Z.B. Die Strahlung eines Lasers würde man<br />
als anisotrop bezeichnen, während die Strahlung<br />
der Sonne als isotrop zu bezeichnen<br />
wäre. Die Sonne ist ein kugelförmiger Strahler.<br />
Allgemein werden alle kugelsymetrischen<br />
Eigenschaften als isotrop bezeichnet.<br />
Deutlich anisotrop sind z.B. die Brechzahlen<br />
in Rutil und Calcit, die sogenannte Doppelbrechung.<br />
Je nach Richtung des einfalllendes<br />
Lichtes ist die Brechzahl anders. In kubischen<br />
Kristallen darf aus Symmetriegründen keine<br />
Doppelbrechung auftreten, diese Kristalle<br />
sind optisch isotrop.<br />
Ebenfalls anisotrop sind z.B. Wärmeleitfähigkeit<br />
in Gips, die Härte auch im kubischen<br />
System. So kann Diamant fast nur ein einer<br />
Richtung einfach bearbeitet werden, es gibt<br />
"weiche" Richtungen.<br />
Einfach brechend resp. <strong>Isotrop</strong> sind sowohl<br />
die amorphen Substanzen als auch die kubischen<br />
Mineralien, wobei die Lichtbrechung<br />
und damit der Brechungsindex in allen Richtungen<br />
gleich ist; einfach brechend sind,<br />
auch die Schnitte einachsiger Kristalle senkrecht<br />
zur optischen Achse.<br />
Erscheint bei allen - Ablesungen nach jeweiligem<br />
Drehen des Steines und des Polarisationsfilters<br />
stets der gleiche (konstante) Ablesewert,<br />
d.h. verändert die Hell-Dunkel-Grenze<br />
auf der Refraktometerskala ihre Lage nicht,<br />
dann handelt es sich um eine optisch<br />
isotrope, einfach brechende Substanz:<br />
Das Licht wird zwar in dieser Substanz<br />
gebrochen, jedoch erfolgt keine Zerlegung in<br />
zwei Lichtbewegungen und keine Polarisation.<br />
Das Refraktometer kann deshalb nur<br />
einen Wert der Lichtbrechung liefern, und<br />
zwar völlig unabhängig von der jeweiligen Auflageposition<br />
des Steines, d.h. Richtungsunabhängig.<br />
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