Birrefringencia y Óptica Cristalina
Los cristales birrefringentes tienen un índice de refracción que depende de la polarización y dirección de la luz, dividiendo un haz en dos con diferentes velocidades.
Definition
La dependencia del índice de refracción de un medio de la dirección de polarización y la dirección de propagación de la luz, lo que provoca que la luz se divida en componentes ordinarios y extraordinarios que viajan a diferentes velocidades.
Scope
Este tema cubre la propagación de la luz en medios ópticamente anisotrópicos. Incluye el tensor dieléctrico y el elipsoide de índices, los rayos ordinario y extraordinario, los cristales uniáxicos y biáxicos, el retardo de fase acumulado entre componentes ortogonales, la doble refracción y el desplazamiento (walk-off), la actividad óptica y la birrefringencia circular, y la anisotropía inducida por el campo a través de los efectos electroóptico y fotoelástico. Explica cómo los materiales anisotrópicos transforman la polarización y son la base de las láminas de onda, los prismas polarizadores y los moduladores electroópticos.
Core questions
- ¿Por qué los cristales anisotrópicos refractan la luz en dos haces?
- ¿Cómo se captura el comportamiento óptico de un cristal mediante el elipsoide de índices?
- ¿Qué distingue a los cristales uniáxicos de los biáxicos?
- ¿Cómo inducen o cambian los campos externos la birrefringencia?
Key concepts
- birrefringencia
- rayos ordinario y extraordinario
- elipsoide de índices
- cristales uniáxicos y biáxicos
- eje óptico
- retardo de fase
- actividad óptica
- efecto electroóptico
Key theories
- Elipsoide de índices y doble refracción
- En un cristal anisotrópico, el índice de refracción para una polarización y dirección dadas se lee del elipsoide de índices, produciendo ondas ordinarias y extraordinarias distintas que se refractan de manera diferente y acumulan una fase relativa.
- Efecto electroóptico
- Un campo eléctrico aplicado altera el elipsoide de índices de ciertos cristales, cambiando su birrefringencia en proporción al campo (efecto Pockels) o a su cuadrado (efecto Kerr), la base de los moduladores ópticos rápidos.
Clinical relevance
La birrefringencia es el mecanismo de contraste en la microscopía de luz polarizada utilizado para identificar cristales en el líquido articular, como los cristales de urato negativamente birrefringentes de la gota y el pirofosfato de calcio positivamente birrefringente de la pseudogota, y para evaluar el colágeno y el amiloide en secciones de tejido.
History
Bartholin informó sobre la doble refracción en la calcita en 1669, y Huygens la analizó con su construcción de ondas, observando los dos frentes de onda distintos. La teoría de ondas transversales de Fresnel en la década de 1820 dio una explicación completa de la birrefringencia, y los efectos electroópticos fueron caracterizados más tarde por Kerr y Pockels.
Key figures
- Erasmus Bartholin
- Christiaan Huygens
- Augustin-Jean Fresnel
Related topics
Seminal works
- bornwolf1999
- hecht2017
Frequently asked questions
- ¿Por qué un cristal de calcita muestra una imagen doble?
- La calcita es birrefringente, por lo que la luz que entra en ella se divide en rayos ordinarios y extraordinarios que se refractan en diferentes ángulos y emergen separados, produciendo dos imágenes desplazadas de lo que se vea a través del cristal.
- ¿Qué es la actividad óptica?
- La actividad óptica es una forma de birrefringencia circular en la que un medio, como una solución de azúcar o el cuarzo, rota el plano de la luz polarizada linealmente porque transmite polarizaciones circulares izquierda y derecha a velocidades ligeramente diferentes.