INTRODUCCIÓN A LA MINERALOGÍA

 

2 Caracterización de las Sustancias Minerales

2.3.6.2 Isotropía y Anisotropía


Es sabido que en muchas sustancias la medida de los índices de refracción es distinta para cada dirección del espacio, de tal manera que se pueden detectar ciertas diferencias en función de la cara que recibe la luz y de la trayectoria que ésta lleve. Queda claro pues, que las propiedades estructurales de la materia son dependientes de la dirección en que se observen. A este hecho se le denomina ANISOTROPÍA. Si, por el contrario, no se observa influencia de la dirección sobre el valor del índice de refracción, se dice que el material es ISÓTROPO. El concepto de isotropía y anisotropía se puede aplicar también a otras propiedades de la materia.

A continuación se explican más detenidamente estas ideas.

Si consideramos el interior de un cristal como un foco luminoso del cual, en un momento dado, parte luz en todas las direcciones y al cabo de un tiempo se traza una superficie que englobe todos los puntos donde llega (superficie óptica), en ese instante, el frente luminoso, podemos observar, en principio, dos posibilidades:

A.- La superficie óptica es una esfera. Esto quiere decir que la luz se ha transmitido a la misma velocidad en todas las direcciones. Este comportamiento es característico de los medios isótropos y corresponde a sustancias que cristalizan en el sistema cúbico o que son totalmente amorfas. Las sustancias isótropas poseen un único índice de refracción.

B.- La superficie óptica es un elipsoide. Esto se traduce en que la luz no se ha propagado por igual en todas las direcciones, lo cual es característico de los medios anisótropos, como lo son todos las sustancias que cristalizan en los demás sistemas. Por lo tanto el índice de refracción dependerá de la dirección de propagación de la luz. Las superficies ópticas elipsoidales pueden ser de dos tipos:

B-1. Elipsoide de Revolución o de dos ejes

Corresponde a cristales uniáxicos que pertenecen a los sistemas hexagonal, trigonal y tetragonal. En estos cristales hay un eje c de diferente longitud que los ejes a perpendiculares a c e iguales entre sí. Cuando la luz atraviesa el cristal en la dirección c, todos los rayos viajan con la misma velocidad, de tal forma que el medio se comporta como isótropo. Al observar el cristal mediante un polaroscopio en la dirección del eje c, se observa oscuridad total, siendo tal dirección un eje óptico del cristal.

En cualquier otra dirección habrá una doble refracción, es decir, que se observará un rayo ordinario que atraviesa el cristal como si fuera un cuerpo isótropo (superficie óptica esférica) y un rayo extraordinario que provocará una doble imagen (doble refracción) presentando una superficie óptica elipsoidal. En la dirección perpendicular al eje c la diferencia de velocidad entre el rayo ordinario y el extraordinario será máxima. Si el índice de refracción del rayo ordinario es n1 y el del rayo extraordinario es n2, se define la BIRREFRINGENCIA como la diferencia entre ambos índices.

El SIGNO ÓPTICO de un cristal uniáxico es positivo si n2 es mayor que n1 (n2 > n1) y es negativo en caso contrario.

Cuando se observa, al microscopio, un cristal uniáxico entre polarizadores cruzados (nicoles cruzados) y con luz monocromática de tal forma que la dirección de vibración del polarizador coincide con una de las direcciones de vibración del cristal, el campo observado es negro, se dice que el cristal está en posición de extinicón.

Al girar el cristal, se va iluminando de forma progresiva, hasta que después de un giro de 45º la iluminación es máxima. Si se continúa girando otros 45º, vuelve a extinguirse. Cuando se ha girado el cristal 360º se ha iluminado y oscurecido un total de cuatro veces.

Si se coloca el cristal en posición de iluminación, al incidir sobre él luz blanca procedente del polarizador, se separa en dos rayos que vibran en planos perpendiculares, el ordinario (O) y el extraordinario (E). Al llegar estos dos rayos al analizador, cada uno de ellos se divide en dos componentes, una de las cuales vibra en forma paralela a la dirección de absorción y la otra a la de transmisión. Como cada uno de estos dos rayos se desplaza con diferente velocidad, al salir del cristal van desfasados, pero vibrando en el mismo plano impuesto por el analizador, como consecuencia, aparecen fenómenos de interferencia y ciertas longitudes de onda se eliminan, provocando la aparición de COLORES DE INTERFERENCIA, que no son otra cosa que los colores complementarios de los que se han eliminado. Estos colores dependen de la orientación y del tamaño del cristal.

La FIGURA DE INTERFERENCIA que se observa en cristales uniáxicos utilizando la lente de mayor aumento del microscopio polarizante y la lente de Bertrand.

 


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