Doppelspat
Optik
Basiswissen
Doppelspat, auch Island-Spat oder im Handel optischer Calcit genannt, ist mineralogisch gesehen Calcit. Calcitkristalle können durchsichtig bis völlig undurchsichtig sein. Durchsichtigen Calcit nennt man aufgrund seiner besonderen optischen Eigenschaften Doppelspat. Das ist hier näher erklärt.
Woher erhält man Doppelspate?
Doppelspalte kann man zum Beispiel über den Mineralien-Handel unter dem Namen Islandspat oder optischer Calcit kaufen. Einzelne Kristalle kosteten um 2022 etwa 25 Euro im Fachhandel und etwa 8 Euro pro Stück gebraucht. Für optische Untersuchungen wichtig ist, dass der Spat zwei gegenüberliegende zueinande parallel Flächen hat und möglichst klar ist.
Wo kommt Doppelspat in der Natur vor?
Doppelspat wurde früher auch Islandspat genannt. Am östlichen Ende der Insel Island gab es über Jahrhunderte ein kleines Bergwerk, auf dem der Doppelspat abgebaut wurde. Das Bergwerk ist heute geschlossen. Natürliche Vorkommen von wertvollen Mineralen oder Steinen nennt man in der Geologie auch eine Lagerstätte. Die historisch wichtigste Lagerstätte für Islandspat war Helgustadir ↗
Einfach erkennbar: Doppelschrift
Legt man einen Doppelspat auf ein Schriftstück in einem Buch dann erscheint der Text doppelt. Dieser Effekt ist sehr leicht und deutlich erkennbar. Der Effekt heißt Doppelbrechung ↗
Schwieriger nachstellbar: Polarisation
Hat man einen eng begrenzten einzelnen Lichtstrahl, etwa einen Laserstrahl, so kann man diesen senrecht unter einem Winkel von 90° auf eine der zwei parallelen Grenzflächen des Spats fallen lassen. Unter geeigneten Umständen sieht man dann, dass dieser Strahl einmal geradeaus durch den Spat geht. Diesen Strahl nennt man hier den ordentlichen Strahl. Ein zweiter schwächerer Strahl geht aber etwas abgewinkelt durch den Kristall. Das ist der außerordentliche Strahl. Richtet man den Laser durch den Kristall zum Beispiel auf einen Tisch, dann kann man auf dem Tisch einen hellen und einen in der Nähe liegenden dunkleren Punkt erkennen. Siehe auch Polarisation ↗
Was ist das physikalische Prinzip?
Beide Effekte, die Doppelbrechung als auch die Polarisation werden heute auf die Polarisation selbst zurückgeführt. Darunter versteht man heute, dass im Wellenmodell des Lichtes ein elektrisches Feld nur in einer Ebene schwingt und dies beim Durchgang durch Materie richtungsabhängige Effekte erzeugt. Historisch interessant sind erste Deutungsversuche, etwa durch Isaac Newton[2]. Er stellte sich Licht als Strahlen vor und wollte verschiedenen Seiten dieser Strahlen verschieden physikalische Eigenschaften zuordnen. Zur historischen Entstehung des Polarisationsbegriff, lies auch im Artikel zu Newtons Polarisation ↗
Fußnoten
- [1] Erasmus Bartholin: Experimenta crystalli islandici disdiaclastici quibus mira et insolita refractio detegitur, Kopenhagen 1669, doi:10.3931/e-rara-3581. Deutsche Übersetzung von Karl Mieleitner: Versuche mit dem doppeltbrechenden isländischen Kristall, die zur Entdeckung einer wunderbaren und außergewöhnlichen Brechung führt (= Ostwalds Klassiker der exakten Wissenschaften Band 205, 1922).
- [2] Isaac Newton (1642 bis 1727): "Are there not other original Properties of the Rays of Light, besides those already described? An instance of another original Property we have in the Refraction of Island Crystal, described first by Erasmus Bartholine, and afterwards more exactly by Hugenius, in his
