Los métodos de Cristalografía óptica aportan una interesante información sobre las estructuras cristalinas que, aunque limitada respecto a las técnicas de rayos X, son m
uy efectivas y, a veces, un prerequisito deseable para la determinación de una estructura mediante técnicas de rayos X.
La aplicación principal de la Cristalografía óptica es el estudio de minerales, rocas, o sólidos sintéticos en lámina delgada, usando el microscopio polarizante. Se trata de la técnica más importante para la identificación y caracterización de una muestra, requiriéndose una cantidad de material muy pequeña, ya que se trata de observaciones microscópicas.
Los métodos de Cristalografía óptica se aplican a materiales transparentes a la luz, ya que son determinados por transmisión de la luz; sin embargo, los cristales opacos poseen también propiedades ópticas características que se estudian con microscopios de luz reflejada
El comportamiento de la luz al introducirse en un cristal está controlado fundamentalmente por la estructura cristalina. En este sentido la propiedad más importante de un cristal es el índice de refracción (n), que se determina con respecto al del aire.
El índice de refracción del aire (Vv / V) a presión del nivel del mar es 1,00029 indicando que la velocidad de la luz en el aire es débilmente menor que su velocidad en el vacío. Normalmente este valor se iguala a 1 y todos los valores de índices de refracción de los cristales serán superiores a este valor ya que la luz disminuye su velocidad cuando entra en ellos. La mayor parte de los cristales minerales tienen índices de refracción entre 1,32 y 2,40.
La relación entre las trayectorias del rayo incidente y del rayo refractado fueron determinadas por la Ley de Snell:
ni . sen i = nr . sen r
Cristales isótropos/anisótropos a la luz
Los cristales pueden ser agrupados, ópticamente, en dos categorías: cristales isótropos y cristales anisótropos o birrefringentes. Todos los cristales del sistema cúbico son ópticamente isótropos; el índice de refracción es único e independiente de la dirección de incidencia de la luz, y sus características ópticas son similares a las del vidrio. Todos los cristales no cúbicos, es decir, los anisótropos presentan una dependencia respecto a la dirección de su interacción con la luz, de forma que presentan diferentes índices de refracción.
Los cristales anisótropos se dividen a su vez en dos grupos, cristales uniáxicos, que presentan una sección ópticamente isótropa (se incluyen los sistemas cristalinos tetragonal y hexagonal), y los cristales biáxicos, que tienen dos secciones ópticamente isótropas (se incluyen los sistemas triclínico, monoclínico y ortorrómbico).
Un examen óptico preliminar de un cristal mostrará si éste es isótropo, uniáxico o biáxico. La distinción entre los tres sistemas cristalinos biaxiales y la identificación de las principales direcciones de simetría es posible pero depende de lo bien desarrollados que estén estos cristales.
La óptica cristalina se estudia a través de una superficie de referencia "indicatriz óptica" que ayuda a visualizar las relaciones geométricas. Esta superficie de referencia sirve para explicar como varía el índice de refracción de un material tr
ansparente de acuerdo con la dirección de vibración de la onda luminosa en el material. Cada vector se dibuja proporcional al índice de refracción para luz que vibre paralela a esa dirección y, así, la superficie que forman todos los extremos de esos vectores es la indicatriz.
En cristales isótropos, como la velocidad de la luz es independiente de la dirección, los vectores índice de refracción serán exactamente iguales en todas las direcciones posibles. Por ello, la indicatriz óptica será una esfera, que es la envolvente de todos los radios vectores de igual longitud.
La relación entre (nl - nr) es la
BIRREFRINGENCIA, cuyo valor máximo es característico para cada naturaleza cristalina (en nuestro caso, mineral). En minerales anisótropos, si la luz viaja a través del eje óptico, el cristal exhibe birrefringencia cero, otras trayectorias muestran la máxima birrefringencia, y, generalmente, se muestran birrefringencias intermedias.
La combinación de longitudes de onda que pasan el analizador produce los colores de interferencia, que dependen del retardo entre el rayo rápido y lento. El color de interferencia producido es dependiente de la longitud de onda de la luz que atraviesa el analizador y de las longitudes de onda que son anuladas. Así se produce un gran rango de colores. Esta tabla de colores se conoce como la Tabla de Michel Levy.
Cristales y la luz
Microscopia Óptica
