Cristales uniaxiales
Los cristales se llaman uniaxiales , cuyas propiedades ópticas tienen simetría rotacional alrededor de una cierta dirección, llamada eje óptico del cristal.
Los cristales uniaxiales incluyen todos los cristales de sistemas tetragonales , hexagonales y romboédricos . Los cristales del sistema cúbico son ópticamente isotrópicos .
Muy a menudo, el término cristal uniaxial se usa en relación con una propiedad óptica como la birrefringencia . Entonces, si la luz se propaga a lo largo del eje óptico de un cristal uniaxial, no se producirá birrefringencia . Sin embargo, si el haz de luz no es paralelo al eje óptico, entonces, al atravesar el cristal, se dividirá en dos: ordinario y extraordinario , que estarán mutuamente polarizados perpendicularmente .
Así que el espato islandés [1] , que es un tipo de calcita (carbonato de calcio - CaCO 3 ), se presenta en la naturaleza en forma de cristales bastante grandes y ópticamente transparentes. Su índice de refracción ordinario n o = 1,6585, extraordinario n e = 1,4863 (para la línea amarilla). Debido a la gran diferencia entre no y n e , la birrefringencia en el espato islandés es muy pronunciada. Los cristales de espato de Islandia son los más adecuados para demostrar la birrefringencia y son el mejor material para fabricar prismas polarizadores y otros dispositivos polarizadores, pero ahora se conocen muchos otros cristales naturales y artificiales con propiedades similares.
Eje cristalográfico
Los cristales de espato de Islandia pertenecen al sistema hexagonal, pero se presentan en varias formas. Cada cristal se puede dividir fácilmente en una forma romboédrica , limitada por seis paralelogramos similares con ángulos de 78°08' y 101°52' (ver Fig.). En dos vértices opuestos A y B, los lados de tres ángulos obtusos convergen, en el resto, los lados de uno obtuso y dos agudos. La recta que pasa por los puntos A y B e igualmente inclinada hacia las aristas que convergen en estos puntos se denomina eje cristalográfico del cristal de espato de Islandia, y toda recta paralela a ella será el eje óptico de este cristal.
El tensor de permitividad
La permitividad dieléctrica conecta la inducción eléctrica y la fuerza del campo eléctrico . En medios eléctricamente anisotrópicos , un componente del vector de fuerza no solo puede afectar al mismo componente del vector de inducción eléctrica , sino también generar sus otros componentes . En general, la permeabilidad es un tensor ,
El vector de intensidad de campo eléctrico y el vector de inducción de campo eléctrico de una onda electromagnética (haz de luz) que se propaga en un cristal se pueden descomponer en componentes Е ιι , D ιι a lo largo del eje óptico y componentes Е ↓ , D ↓ , perpendiculares a él.
Entonces D ιι = ε ιι E ιι y D ↓ = ε ↓ E ↓
donde ε ιι y ε ↓ . - constantes, llamadas permitividades longitudinal y transversal del cristal. Es a estas dos cantidades a las que se reduce el tensor de permitividad de un cristal uniaxial.
Sección principal
El plano en el que se encuentran el eje óptico del cristal y la normal N al frente de onda se denomina sección principal del cristal. [2]
Si el vector de inducción del campo eléctrico es perpendicular a la sección principal, entonces la velocidad de la onda no depende de la dirección de su propagación, y dicha onda se llama ordinaria . Si el vector de inducción del campo eléctrico se encuentra en la sección principal, entonces la velocidad de propagación de la onda cambia con un cambio en la dirección de la onda normal, por lo que dicha onda se llama extraordinaria .
Placas onduladas
Un cristal cuyo eje óptico está en una orientación paralela a la superficie óptica se puede utilizar para crear una placa de ondas , en la que no hay distorsión de la imagen, sino un cambio en el estado de polarización de la onda incidente. Por ejemplo, una placa de cuarto de onda se usa comúnmente para crear polarización circular a partir de una fuente polarizada linealmente.
Tipos de cristales uniaxiales
La siguiente tabla enumera los principales índices de refracción (a 590 nm) de algunos de los cristales uniaxiales más conocidos.
| Material | sistema de cristal | no _ | ne _ | n _ |
|---|---|---|---|---|
| Borato de bario BaB 2 O 4 | trigonal | 1.6776 | 1.5534 | −0.1242 |
| Berilo Be 3 Al 2 (SiO 3 ) 6 | Hexagonal | 1.602 | 1.557 | -0.045 |
| Calcita CaCO3 _ | trigonal | 1.658 | 1.486 | -0.172 |
| Hielo H 2 O | Hexagonal | 1.309 | 1.313 | +0.004 |
| Niobato de litio LiNbO 3 | trigonal | 2.272 | 2.187 | -0.085 |
| Fluoruro de magnesio MgF 2 | tetragonal | 1.380 | 1.385 | +0.006 |
| Cuarzo SiO 2 | trigonal | 1.544 | 1.553 | +0.009 |
| Rubí Al 2 O 3 | trigonal | 1.770 | 1.762 | -0.008 |
| Rutilo TiO 2 | tetragonal | 2.616 | 2.903 | +0.287 |
| Zafiro Al 2 O 3 | trigonal | 1.768 | 1.760 | -0.008 |
| Carburo de silicio SiC | Hexagonal | 2.647 | 2.693 | +0.046 |
| Turmalina (silicato complejo) | trigonal | 1.669 | 1.638 | −0,031 |
| Circón , alto ZrSiO 4 | tetragonal | 1.960 | 2.015 | +0.055 |
| Circón bajo ZrSiO 4 | tetragonal | 1.920 | 1.967 | +0.047 |
Véase también
Notas
- ↑ Inglés. espato de islandia, isl. Silfurberg
- ↑ La sección principal no es un plano específico, sino toda una familia de planos paralelos.
- ↑ Elert , Glenn Refracción . El hipertexto de física . Consultado el 18 de agosto de 2020. Archivado desde el original el 6 de junio de 2017.
Literatura
- Sivukhin DV Curso general de física. — M. . - T. IV. Óptica.
- Landsberg GS Optics M., 2004