Química

Óptica ondulatoria

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Estrés birrefringencia y tecnología

Birrefringencia causada por estrés mecánico.

Hasta ahora hemos llegado a conocer la birrefringencia en los cristales, que son sustancias naturalmente anisotrópicas. Pero también se puede observar con sustancias transparentes, isotrópicas, es decir, cuando están expuestas a un estrés mecánico (tensión), que destruye su isotropía y, por lo tanto, provoca lo que se conoce como birrefringencia de estrés. David Brewster descubrió este comportamiento en 1816 y lo llamó fotoelasticidad.

Aquí, los ejes ópticos se forman a lo largo de las direcciones de las cargas aplicadas, lo que da como resultado una birrefringencia (multieje). Cuanto mayor sea la carga en un área considerada, más pronunciada será la birrefringencia allí. En consecuencia, las áreas con diferentes grados de exposición tienen diferentes índices de refracción para los rayos O y AO.

Este hecho se utiliza en la investigación de materiales para investigar el comportamiento de varias estructuras bajo carga. Para ello, colocas una muestra de material entre dos filtros de polarización cruzada y la sometes a tensión mecánica, como se puede ver en el siguiente video. Si desea analizar el comportamiento de un material opaco, generalmente crea un modelo correspondiente a partir de un material transparente (por ejemplo, plexiglás), que luego examina bajo tensión.

En el registro se observan áreas de diferente coloración, las cuales se basan en dichas diferencias en el índice de refracción (diferencias de longitud del camino óptico): Estas provocan diferencias de fase entre los frentes de onda de las áreas con diferentes niveles de estrés, que provocan los colores de interferencia visibles.

Del mismo modo, las tensiones internas existentes en los materiales también se pueden hacer visibles, por ejemplo, en el vidrio que se ha enfriado demasiado rápido o en los plásticos.

¿Por qué polarizadores cruzados?
Los polarizadores cruzados se utilizan para visualizar el llamado campo isoclínico (patrón de líneas negras, difícil de ver en el video). Las isoclinas se crean donde el campo eléctrico de la onda incidente, polarizada linealmente, se dirige paralelo a un eje de carga principal.

Birrefringencia inducida por campos eléctricos o magnéticos.

La birrefringencia se puede producir en materiales transparentes e isotrópicos no solo mediante tensiones mecánicas, sino también mediante la aplicación de campos eléctricos externos. El eje óptico inducido se encuentra a lo largo de la dirección del campo eléctrico aplicado.

El efecto Kerr (descubierto en 1875) y el efecto Pockels más débil, que solo se puede producir en cristales isotrópicos, son ejemplos de estos fenómenos electroópticos.

Los campos magnéticos también producen birrefringencia en sustancias isotrópicas.

El efecto Voigt debe mencionarse aquí en vapor y el efecto Cotton-Mouton en líquidos. El eje óptico inducido aquí se encuentra a lo largo de la dirección del campo magnético de corriente continua aplicado.


Video: 9. Óptica. Óptica Geométrica y ondulatoria. Reflexión, Refracción y Ley de Snell. (Agosto 2022).