La diferencia clave entre los cristales uniaxiales y biaxiales es que los cristales uniaxiales tienen un solo eje óptico, mientras que los cristales biaxiales tienen dos ejes ópticos.
El eje óptico de un cristal es la dirección en la que la luz se propaga a través del cristal sin enfrentarse a la doble refracción. Todas las ondas de luz que son paralelas a este eje no sufren doble refracción. En otras palabras, el haz de luz pasa en esta dirección con una velocidad que no depende de la polarización.
¿Qué son los cristales uniaxiales?
Un cristal uniaxial es un elemento óptico que tiene un solo eje óptico. En otras palabras, un cristal uniaxial tiene un eje de cristal diferente de los otros dos ejes cristalográficos. Ej: na=nb≠ nc Este eje único se conoce como eje extraordinario. Cuando un rayo de luz pasa a través de un cristal uniaxial, ese rayo de luz se divide en dos fracciones, como el rayo ordinario y el rayo extraordinario. El rayo ordinario (rayo o) atraviesa el cristal sin ninguna desviación. El rayo extraordinario (e-ray) se desvía en la interfaz aire-cristal.
Hay dos formas de cristales uniaxiales llamados cristal uniaxial negativo y cristal uniaxial positivo. Si el índice de refracción de los rayos o (no) es mayor que el de los rayos e (ne), entonces es un cristal uniaxial negativo. Pero si el índice de refracción de los rayos e (ne) es menor que el de los rayos e, entonces es un cristal uniaxial positivo.(El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y su velocidad en el cristal). Los ejemplos de cristales uniaxiales negativos incluyen calcita (CaCO3), rubí (Al2O3), etc. Los ejemplos de cristales uniaxiales positivos incluyen cuarzo (SiO2), sellaita (MgF2), rutilo (TiO2), etc.
¿Qué son los cristales biaxiales?
Un cristal biaxial es un elemento óptico que tiene dos ejes ópticos. Cuando un haz de luz atraviesa un cristal biaxial, el haz de luz se divide en dos fracciones, siendo ambas fracciones ondas extraordinarias (dos rayos e). Estas ondas tienen diferentes direcciones y diferentes velocidades. Las estructuras cristalinas como ortorrómbica, monoclínica o triclínica son sistemas cristalinos biaxiales.
Los índices de refracción de un cristal biaxial son los siguientes:
- El índice de refracción más pequeño es α (la dirección correspondiente es X)
- El índice de refracción intermedio es β (la dirección correspondiente es Y)
- El mayor índice de refracción es γ (la dirección correspondiente es Z)
Figura 01: La indicatriz de un cristal biaxial. (Indicatrix es una superficie elipsoidal imaginaria cuyos ejes representan los índices de refracción de un cristal para la luz siguiendo diferentes direcciones con respecto a los ejes del cristal)
Sin embargo, estas direcciones ópticas e índices de refracción son diferentes de los ejes cristalográficos en la naturaleza del sistema cristalino.
- Sistema cristalino ortorrómbico: las direcciones ópticas corresponden a los ejes cristalográficos. Ej: las direcciones X, Y o Z (índices de refracción α, β y γ) pueden ser paralelas a cualquiera de los ejes cristalográficos (a, b o c).
- Sistema de cristal monoclínico: una de las direcciones X, Y y Z (índices de refracción α, β y γ) es paralela al eje cristalográfico b, mientras que las otras dos direcciones no son paralelas a ninguna dirección cristalográfica.
- Sistema cristalino triclínico: ninguna de las direcciones ópticas coincide con los ejes cristalográficos.
Hay dos tipos de cristales biaxiales, como el cristal biaxial negativo y los cristales biaxiales positivos. Los cristales biaxiales negativos tienen su β más cerca de γ que de α. Los cristales biaxiales positivos tienen su β más cerca de α que de γ.
¿Cuál es la diferencia entre cristales uniaxiales y biaxiales?
Cristales uniaxiales y biaxiales |
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| Un cristal uniaxial es un elemento óptico que tiene un solo eje óptico. | Un cristal biaxial es un elemento óptico que tiene dos ejes ópticos. |
| Forma negativa | |
| Un cristal uniaxial negativo tiene el índice de refracción de los rayos o (no) mayor que el de los rayos e (ne). | Un cristal biaxial negativo tiene su β más cerca de γ que de α. |
| Dividir el haz de luz | |
| Cuando un haz de luz pasa a través de un cristal uniaxial, el haz de luz se divide en dos rayos llamados rayo ordinario (rayo-o) y rayo extraordinario (rayo-E). | Cuando un rayo de luz atraviesa un cristal biaxial, el rayo de luz se divide en dos rayos, siendo ambos rayos extraordinarios (rayos-e). |
| Forma positiva | |
| Un cristal uniaxial positivo tiene un índice de refracción de rayos e (ne) menor que el de los rayos e (ne). | Un cristal biaxial positivo tiene su β más cerca de α que de γ. |
| Ejemplos | |
| Cuarzo, calcita, rutilo, etc. | Todos los sistemas cristalinos monoclínicos, triclínicos y ortorrómbicos |
Resumen: cristales uniaxiales y biaxiales
Los cristales son sustancias cuyos átomos están ordenados. Además, estos dos cristales son de dos tipos, como cristales uniaxiales y cristales biaxiales, según el número de ejes ópticos presentes en la estructura cristalina. La diferencia entre los cristales uniaxiales y biaxiales es que los cristales uniaxiales tienen un solo eje óptico, mientras que los cristales biaxiales tienen dos ejes ópticos.
