Electromagnetic wave propagation in the uniaxial antiferromagnetic crystals FeF2, CoF2, and MnF2

In the most general form the matter equations of electrodynamics contain the magneto-electric tensor in addition to the electric and magnetic permeability tensor. By group-theoretical methods, however, it is shown that for crystals belonging to the magnetic point group 4′/mmm′ the magneto-electric tensor vanishes. Important examples for this point group are the antiferromagnets FeF2, CoF2, and MnF2. Regarding this essential simplification a generalized Fresnel's equation of the wave normals is derived for these antiferromagnetic crystals. The Fresnel's equation has two solutions describing the magnitudinal and directional dispersion of the refractive index for the two corresponding waves. The limiting cases of these two solutions agree with results already known from literature. Besides, the polarization of both waves is determined. Die Materialgleichungen der Elektrodynamik enthalten in der allgemeinsten Form neben dem elektrischen und magnetischen Permeabilitatstensor auch den magneto-elektrischen Tensor. Man kann jedoch durch gruppentheoretische Methoden zeigen, das fur Kristalle, die zur Punktgruppe 4′/mmm′ gehuren, der magneto-elektrische Tensor verschwindet. Wichtige Beispiele aus dieser Punktgruppe sind die Antiferromagnetika FeF2, CoF2, and MnF2. Auf Grund dieser wesentlichen Vereinfachung wird die Fresnel'sche Normalengleichung fur diese einachsigen antiferromagnetischen Kristalle hergeleitet. Die Fresnel'sche Normalengleichung besitzt zwei Losungen, die die Betrags- und Richtungsdispersion des Brechungsindexes der beiden zugehorigen Wellen angeben. Die Grenzfalle dieser beiden Losungen fuhren auf bereits in der Literatur bekannte Ergebnisse. Auserdem wird die Polarisation der beiden Wellen bestimmt.