Het IJslandspaat van het Experimentarium voor Fysica

Het Experimentarium is een heel levendig museum en de meeste bezoekers laten zich bekoren door de zeer hedendaagse fysica-demonstraties die wij hen voorstellen. Tegelijkertijd bevatten onze tentoonstellingsrekken een verzameling oude instrumenten waaronder een aantal schatten die het meer dan verdienen nu en dan in het daglicht te komen. En nu we toch over licht hebben, dit IJslandspaat of dubbelspaat dat netjes in een kistje ligt, trekt altijd de nieuwsgierige aandacht.

IJslandspaat zoals te zien in het Experimentarium van de ULB.

Het betreft hier een monokristal van calciet, een mineraal dat is samengesteld uit calciumcarbonaat vermengd met sporen van talrijke andere metalen. De variant die we kennen onder de naam IJslandspaat is heel doorzichtig en vertoont heel duidelijk de effecten van dubbele lichtbreking.

Wanneer we het kristal op een blad papier met een tekst plaatsen, is de tekst tweemaal tegelijk te zien. Het ene beeld noemen we het buitengewone beeld en het andere het gewone beeld. Dit suggereert dat de lichtstralen zich ontdubbelen in het kristal en vandaar de naam dubbele lichtbreking. Deze ontdubbeling stond in het middelpunt van de belangstelling in de 17e en 18e eeuw en bleef lang raadselachtig voor Isaac Newton. Christiaan Huygens daarentegen gaf er een samenhangende wiskundige beschrijving van maar kon er evenmin een fysische verklaring voor vinden.

Het IJslandspaat en zijn optische eigenschappen.

Het duurde tot de 19e eeuw vooraleer men het verschijnsel van de polarisatie van transversale golven ontdekte: licht is de voortplanting van een trilling in de ruimte en de richting waarin deze trilling zich voordoet is bepaald door bevoorrechte richtingsvlakken in bepaalde kristallen.
Voorts weten we dat bepaalde kristallen verschillende optische eigenschappen vertonen in verschillende richtingen omdat ze chemisch niet perfect symmetrisch zijn. Dit leidt er dan toe dat de voortplantingssnelheid van het licht verschilt naargelang de richting van de voorplanting. Bemerk ook dat de intensiteit van het gewone en het buitengewone beeld niet gelijk zijn.

Vandaag kent lichtselectie op basis van polarisatie talrijke toepassingen en de aanmaak van synthetische polarisatoren is gangbare praktijk geworden. De recente opkomst van 3D cinema is daar een duidelijk voorbeeld van.