5.6 Doble refracción.

 

 

Algunos minerales de forma natural presentan peculiaridades en su estructura interna, tal es el caso de materiales como la calcita, el nitrato de sodio, el cuarzo y otros más cristales que se consideran doblemente refractantes. En este tipo de materiales, los átomos están ordenados en un orden específico de forma que a este tipo de materiales se les denomina materiales cristalinos. En la siguiente figura se ilustra el efecto visual que se genera al colocar sobre un cristal de calcita un texto, puede observarse la doble imagen debido a la característica de doble refracción (birrefringencia) que presenta la calcita (CaCO3).

 

Fig.1 Doble refracción o birrefringencia [1]

 

El fenómeno óptico que se observa en los materiales cristalinos es la generación de una doble refractancia, ocasionado por una característica especial: los cristalinos presentan dos índices de refracción diferentes, denominados en la literatura ”nE“ correspondiente al rayo extraordinario y “nO” referenciado al rayo ordinario [2]. En la siguiente figura se ilustra el fenómeno de polarización por doble reflexión en un cristal de cuarzo, en donde se deduce que la velocidad de la luz no es la misma en todas direcciones.

 

Fig. 2 Diagrama de polarización por doble reflexión.

 

Cuando un rayo de luz no polarizada incide en el cuarzo, el rayo se divide en dos rayos polarizados conocidos como: a) Rayo extraordinario y b) Rayo ordinario, cada rayo presenta un ángulo diferente de refracción derivado de la diferencia de velocidades que presenta el rayo de luz al atravesar el cristal. Al alejarse ambos rayos del material cristalino, se considera que ambos presentar direcciones paralelas.

 

 

Tabla. Índices de refracción para algunos cristales doblemente refractantes (λ=589.3 [nm]).

Cristal

nO

nE

nO / nE

Calcita

1.658

1.486

1.116

Cuarzo

1.544

1.553

0.994

Nitrato de sodio

1.587

1.336

1.188

Sulfuro de sodio

1.565

1.515

1.033

Cloruro de zinc

1.687

1.713

0.985

Sulfuro de zinc

2.356

2.378

0.991

 

 

Herramienta didáctica. Polarización de la luz.

 

Se recomienda al estudiante analizar la polarización a partir de la orientación angular del analizador mediante el simulador que se muestra en la referencia [3].

 

Fig.3. Simulador de polarización de la luz.

https://www.educaplus.org/luz/polarizacion.html

 

 

Referencias.

 

[1]  zkreation & Blogger, Foro de minerales, 10 efectos ópticos en minerales y gemas más increíbles, 2019, sitio en internet:https://www.forodeminerales.com/2019/07/10-efectos-opticos-en-minerales-y-gemas-mas-impresionantes.html , consulta: 21/04/2022.

[2]  Serway, R. A., (1997). Física, Tomo II (4a. ed.--.). McGraw-Hill Interamericana, ISBN: 0-03-015654-8, México D.F.

[3] Educaplus, Polarización de la luz, sitio en internet: https://www.educaplus.org/luz/polarizacion.html , consulta: 21/04/2022.