Medios Anisotropos

Medios Anisótropos 2011-12

MEDIOS ANISÓTROPOS: ESTUDIO Y APLICACIONES
CUESTIÓN PREVIA

Esta cuestión debe ser contestada antes de realizar la práctica en el laboratorio. Se
entregará al inicio de la sesión.
¿Cuáles son las diferencias entre los haces ordinario y extraordinario en un medio anisótropo?

1 Objetivos de la práctica
a) Calibración de un compensador de Soleil.

b)Caracterización de una lámina retardadora.

2 Introducción teórica
Los medios anisótropos se caracterizan por presentar distintas propiedades ópticas,
eléctricas o mecánicas para distintas direcciones. En óptica los medios anisótropos se usan
principalmente en la fabricación de componentes que modifican el estado de polarización de
la luz. En esta práctica se usarán dos clases de medios anisótropos:cristales anisótropos y
polarizadores dicroicos.
Cristales anisótropos.
La anisotropía de estos medios está relacionada con su estructura cristalina. La constante
dieléctrica, ε, que en los medios isótropos es un escalar, en los cristales anisótropos es un
tensor. Debido a ello en estos medios se produce el fenómeno de la birrefringencia o doble
refracción. Un cristal birrefringente, comola calcita o el cuarzo, separa los haces de luz
monocromática en dos haces con polarizaciones ortogonales entre sí y que en general se
propagan en direcciones diferentes y con distintos índices de refracción (o lo que es lo mismo,
distintas velocidades). Dependiendo de si el medio es uniáxico o biáxico, habrá una o dos
direcciones (ejes ópticos) para las cuales los dos haces se propagaránparalelos y a la misma
velocidad (ver figura 1).

Figura 1

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Medios Anisótropos 2011-12

A continuación se hace un breve estudio de los elementos que se van a utilizar en la
práctica.
Polarizadores
Para polarizar la luz en el visible se suelen emplear dos tipos de polarizadores: los
polarizadores dicroicos y los polarizadores birrefringentes (ver figura 2).

Los primeros estánhechos de láminas de materiales dicroicos, que se caracterizan por
tener un coeficiente de absorción muy elevado en una determinada dirección (eje de
absorción) y prácticamente nulo en la dirección perpendicular (eje de transmisión). Estos
polarizadores se suelen denominar polaroides, son de reducido coste y se pueden fabricar en
láminas de hasta 1 m de diámetro. Su principal desventaja está en queel grado de
polarización de la luz que producen depende de la longitud de onda. En la práctica uno de los
polarizadores utilizados es de este tipo.

Los polarizadores birrefringentes están formados por dos secciones de un medio cristalino
anisótropo (generalmente calcita, ne-no = -0.172 para λ=589.3 nm), que están pegadas entre sí
formando un prisma. Su funcionamiento se basa en el fenómenode la birrefringencia o doble
refracción. El primer prisma polarizador fue el de Nicol (1828). En este polarizador, al entrar
un haz de luz en el medio anisótropo se descompone en el haz extraordinario, que viaja
paralelo a la arista mayor del prisma, y el haz ordinario que se transmite oblicuamente al
anterior, de modo que pueden separarse gracias a la reflexión total del haz ordinario en lainterfase existente entre las dos secciones que forman el prisma. Actualmente ya no se
utilizan los prismas de este tipo; en su lugar están los prismas tipo Glan que aunque requieren
mayor cantidad de calcita tienen mejores prestaciones ópticas. La principal ventaja consiste
en que el eje óptico es perpendicular al eje del prisma, con lo cual la diferencia entre los
índices de refracción delos rayos ordinario y extraordinario es máxima. Esto último permite
que los prismas de tipo Glan tengan un mayor ángulo de aceptación que los de tipo Nicol.
Para los polarizadores birrefringentes el grado de polarización suele ser prácticamente
independiente de λ en el rango 350-2300 nm. Sin embargo no se pueden conseguir grandes
diámetros; éstos suelen ser del orden de 2 ó 3 cm. En la...