Birefringenssi

Birefringenssi on optinen ilmiö, jossa aineen refraktiivisuus riippuu valon kulkusuunnasta ja sen polarisaatiosta. Läpäisevä valo jakaantuu kahdeksi säteeksi, jotka ovat eri polarisaatiossa ja etenevät aineessa eri nopeuksilla, mikä aiheuttaa vaihe-eron ja usein havaittavan kaksoisrefringenssin.

Ilmiö on yleinen anisotrooppisissa materiaaleissa. Uniaxiaalisten kiteiden tapauksessa on yksi optinen akseli ja kaksi indeksia: tavallinen n_o ja poikkeava n_e. Biaxiaalisten kiteiden indeksit ovat kolme. Eri indeksien erot määrittävät birefrenssin määrän, usein merkittynä Δn = n_e − n_o uniaxiaalissa tapauksessa.

Käytännössä birefringenssi havaitaan erityisesti polarisoidussa valossa: läpäisevä valo jakaantuu kahdeksi komponentiksi, joiden vaihe-ero riippuu näiden komponenttien polarisoinnista sekä näytteen paksuudesta. Interferenssivärejä voidaan nähdä polarisoidussa mikroskoopissa.

Sovelluksia ovat optiset retarderit ja polarisaattorit sekä materiaalien mekaanisen jännitteen mittaaminen photoelasticiteetissä. Kalkkikivi (calcite) on yksi voimakkaimmin birefringenttejä mineraaleja; kvartsilla ja monilla polymeerimateriaaleilla birefrenssi on pienempi. Nestemäisillä kristalleilla ja muissa anisotrooppisissa yhdisteissä birefringenssiä hyödynnetään laajasti sekä tutkimuksessa että laitteissa.

Mittaaminen ja arviointi: Δn voidaan määrittää erilaisten optisten mittausten avulla, kuten interferometrialla tai ellipsometrialla.