Medios Cristalinos: Isotropos Y Nanisotropso

LOS MEDIOS CRISTALINOS

Isotropía / anisotropía
 
Las sustancias isotrópicas presentan siempre el mismo comportamiento independientemente de la dirección, mientras que en las anisotrópicas las propiedades varian con la dirección. En el caso de la luz, los cristales anisótropos presentan distintos valores de sus índice de refracción en función de la dirección en que vobre la luz al atravesarel cristal.

La anisotropía es una consecuencia de la estructura interna del mineral. Si carece de organización interna (minerales amorfos) o si presenta una organización muy regular son isótropos, los demás son anisótropos.
Los minerales que cristalizan en el Sistema Cúbico (o Regular), es decir, el de máxima símetría, con sus atomos o iones igualmente distribuidos en las tres direccionesprincipales del espacio, son isótropos. Los pertenecientes al resto de los sistemas cristalinos (hexagonal, trigonal, tetragonal, rómbico, monoclínico y triclino) son anisótropos, las disposiciones de sus elementos constituyentes varian con la dirección y por tanto su elasticidad para las ondas luminosas también es diferente.


Doble refracción
 
Cada onda se descompone en dos ondas
Cuando unrayo de luz atraviesa un cristal anisótropo se descompone en dos rayos cuyas ondas vibran en planos perpendiculares.

Uno de los rayos cumple con las leyes físicas de la refracción (rayo ordinario) mientras que el otro no (rayo extraordinario). Ambos tienen valores diferentes del índice de refracción (vibran con direcciones diferentes).
Ambos rayos siguen caminos diferentes dentro del cristal,pero a la salida de este se puede considerar que siguen caminos paralelos aunque las direcciones de vibración continuan siendo perpendiculares.

Esta simplificación es correcta ya que en una emisión de ondas luminosas hay un número infinito de rayos paralelos y, como se muetra en la figura siguiente, el componente extraordinario de un rayo (3e) se superpone con el componente ordinario (2o) de unaonda inmediatamente próxima. El resultado es que a la salida del cristal por cada onda primitiva existen dos que vibran en planos perpendiculares siguiendo un único camino de propagación.
Como la velocidad será distinta para cada dirección de vibración, estas dos ondas irán desfasadas, habrá un retardo (delta, en la figura) a la salida del cristal que dependerá de la naturaleza del mineral y desus espesor.

 

Indicatriz óptica
 
Como el índice de refracción (n) varía con la dirección de vibración de las ondas luminosas es de gran utilidad visualizar los valores de "n" para todas las direcciones posibles de vibración y propagación (recordad que ambas direcciones son perpendiculares) para un determinado cristal. La figura resultante se le denomina indicatriz óptica.
Por tanto, lasindicatrices ópticas representan los valores de "n" para todas las direcciones de vibración de un mineral.
Las indicatrices ópticas de los cristales responden a tres tipos geométricos diferentes.
Para algunos minerales la indicatriz resulta ser una esfera, son los minerales isótropos (amorfos y Sistema Cúbico).
Para otros, es un elipsoide de revolución (con dos ejes principales n1 y n3). Sonconocidos como cristales anisótropos uniáxicos (sistemas hexagonal, tetragonal y trigonal).
Finalmente, otros presenta una indicatriz con forma de elipsoide, con tres ejes principlales (n1, n2 y n3).

 Eje óptico
 
La luz que se propaga dentro de un mineral anisótropo en la dirección de un eje óptico presenta un comportamiento isótropo. El eje óptico es una dirección de isotropía para unmineral anisótropo.
La luz que se propaga siguiendo el eje óptico vibra en cualquier dirección del plano ecuatorial (plano horizontal, perpendicular a dicho eje). La estructura del mineral en este plano (a=a) es tan simetrica como la que presenta los minerales del sistema cúbico (a=a=a) en cualquier dirección, y por tanto no sufre la doble refracción.
Si representamos a escala los valores de los...