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  • MINERALOGIA OPTICA SEGUNDA PARTE. 4. LA POLARIZACIN DE LA LUZ 4.1 Direccines de vibracin de la luz. Un rayo de luz es un flujo de energa infinitamente pequeo o fino que procede de una una fuente luminosa y representa el camino por el cual se propaga en lnea recta. La energa se propaga a lo largo de este rayo como una serie de vibraciones que en un medio istropo son perpendiculares a la trayectoria del rayo. Pero en un medio anistropo estas vibraciones no son perpendiculares. Un medio isotropico es cualquier material a travs del cual la luz pasa sin tener en cuenta alguna direccin de vibracin en particular, ya que dicha vibracin se efecta en infinitas direcciones siempre perpendiculares a la direccin de propagacin del rayo. En el agua, aire, vidrio, blsamo de Canad, resinas, silicones, mineraloides y los cristales isomtricos, la distribucin de sus partculas es homognea pero con disposicin catica sin estructuracin tridimensional. Esto es; igual numero de molculas de la misma composicin en todas direcciones, de ah su definicin de isos-igual, tropos-forma. Los medios anisotropos son substancias que pertenecen a cualquier sistema slido transparente que por sus caractersticas de cristalinidad, sean capaces de polarizar en una o dos direcciones a todas las direcciones existentes en la vibracin de un rayo de luz. Todos los sistemas cristalinos a excepcin del cbico, son capaces de polarizar las direcciones de vibracin en dos rayos especiales llamados rayo lento y rayo rpido, con direcciones de vibracin perpendiculares entre si.

    Fig. 55

  • Fig. 56 Relacin geomtrica entre la trayectoria del rayo (lnea continua) normal de onda (lnea de trazos) y direcciones de vibracin (flechas pequeas). (A) para la luz en medios istropos; (B) para medios anistropos. Todas las lneas estn en el plano del papel. La normal de onda (W. N.) es perpendicular a las direcciones de vibracin. Fig. 57 Relaciones geomtricas entre los frentes de onda, normales de onda y trayectorias de los rayos en (A) medio istropo y (B) medios anistropo. Para simplificar, solo se ha considerado luz polarizada. En (B) las trayectorias de los rayos no son perpendiculares a los frentes de onda. Fig. 58 Representa un rayo de luz no polarizada que atraviesa planos imaginarios del 1 al 10 y queda polarizada por un polarizador colocado en el plano 11. Despus de pasar a travs del polarizador, la luz vibra exclusivamente paralela PP, direccin privilegiada del polarizador.

  • 4.2 MEDIOS ISTROPOS Son substancias liquidas, gaseosas o slidas que no tienen un sistema definido de cristalizacin con excepcin del sistema cbico o isomtrico, en las cuales, la luz se propaga en lnea recta y vibra en todas las direcciones perpendiculares a su propagacin. Un medio isotropico es cualquier material a travs del cual la luz pasa sin tener en cuenta alguna direccin de vibracin en particular, ya que dicha vibracin se efecta en infinitas direcciones siempre perpendiculares a la direccin de propagacin del rayo. En el agua, aire, vidrio, blsamo de Canad, resinas, silicones, mineraloides y los cristales isomtricos, la distribucin de sus partculas es homognea pero con disposicin catica sin estructuracin tridimensional. Esto es; igual numero de molculas de la misma composicin en todas direcciones, de ah su definicin de isos-igual, tropos-forma. Fig. 59

    Celda Cbica-Isomtrica

    Red Cbica-Isomtrica

    Indicatriz isotropa Medio isotropo

  • 4.3 MEDIOS ANISTROPOS Son substancias que pertenecen a cualquier sistema slido transparente que por sus caractersticas de cristalinidad, sean capaces de polarizar en una o dos direcciones a todas las direcciones existentes en la vibracin de un rayo de luz. Si la disposicin molecular de un cuerpo es ordenada en cierta proporcionalidad en alguna direccin preferencial, entonces pertenece a un sistema cristalino Anisotrpico. Todos los sistemas cristalinos a excepcin del cbico, son capaces de polarizar las direcciones de vibracin en dos rayos especiales llamados rayo lento y rayo rpido, con direcciones de vibracin perpendiculares entre si. Un rayo de luz es un flujo de energa infinitamente pequeo o fino que procede de una una fuente luminosa y representa el camino por el cual se propaga en lnea recta. La energa se propaga a lo largo de este rayo como una serie de vibraciones que en un medio istropo son perpendiculares a la trayectoria del rayo. Pero en un medio anistropo estas vibraciones no son perpendiculares. La normal de onda en un medio istropo coincide con la direccin del rayo pero es diferente en un medio anistropo segn las siguientes figuras: Figura 60

    Sistema cbico, vdrio,

    lquido, plstico, resina,

    Gel, gs, etc.

    La luz se propaga en lnea

    recta y vibra en direccin

    perpendicular a la direccin

    de propagacin

    Sistema tetragonal

    Ortorrmbico

    Monoclinico

    Triclnico

    Hexagonal

    Trigonal

    La luz se polariza en una o

    dos direcciones de vibracin

    ya que pasa por un medio

    Anisotrpico

  • 4.4 LA INDICATRIZ PTICA

    Concepto general de indicatriz. La indicatriz ptica explica como vara el ndice de refraccin en un material transparente de acuerdo con la direccin de vibracin de la onda luminosa. Considera un nmero infinito de vectores irradiando en todas direcciones a partir de un punto interior del cristal. Cada vector se dibuja proporcional en longitud a la magnitud del ndice de refraccin del cristal. La indicatriz es la superficie que forman todos los extremos de esos vectores. En los medios istropos, por definicin, el ndice de refraccin no vara si no varia la direccin de vibracin. En consecuencia todos los vectores que relacionan al ndice de refraccin con la direccin de vibracin son de igual longitud y por lo tanto la indicatriz istropa ser una esfera perfecta. Los vidrios transparentes, los lquidos, los plsticos, etc. y los cristales cbicos se caracterizan por tales indicatrices Aplicacion.La incidencia de la luz sobre la superficie de un material istropo, atraviesa el centro de la indicatriz (la esfera) y la resultante de la interseccin entre la superficie del cristal y la indicatriz es un circulo de radio proporcional al ndice de de refraccin del cristal. En la teora, la indicatriz es una seccin circular que indica que el cristal permite a la luz que entra vibrar en la misma direccin que lo hacia antes de penetrar en el, es decir que no es necesario que la luz vibre paralela a una determinada direccin para atravesar el cristal. O sea que la luz que no esta polarizada permanece sin polarizar despus de entrar en el cristal isotropico mientras que la luz polarizada conserva el mismo plano de polarizacin que tena antes de entrar.

    Foco

    Todos los ndices

    de refraccin

    son iguales

    61 Indicatriz optica isotropa

  • 4.5 TEORIA DE LA BIRREFRINGENCIA (doble refraccin) Si tenemos dos sistemas pero uno de ellos no es isotropico la velocidad de la luz que incide varia en el y se descompone en dos direcciones de vibracin. Pero tambin de refraccin. Se llama birrefringencia a la doble refraccin mxima de un rayo de luz. Es decir a la mayor diferencia que se puede lograr entre el ndice de refraccin del rayo extraordinario (ne) y el ndice de refraccin del rayo ordinario (no) y esta relacin es aproximadamente constante para un mineral dado. Se manifiesta al microscopio como una serie de colores que varan desde el negro (ausencia de birrefringencia) hasta el violeta de 4to grado segn la escala de colores llamada espectro de Newton. El color observado esta en funcin de la desviacin que sufre la luz con el cambio de densidad y de sistema cristalino, pero tambin en funcin del espesor del cristal en cuyo caso la retardacin puede ser de una o varias longitudes de onda.

    Figura 62

    R

    o Re

    Figura 63

  • Birrefringencia= ne-no Pero no se cumple para Snell. Sen i ------- = no Sen o no ne Sen i -------- = ne Sen e Si no = ne