A principal diferença entre cristais uniaxiais e biaxiais é que os cristais uniaxiais têm um único eixo óptico, enquanto os cristais biaxiais têm dois eixos ópticos.
O eixo óptico de um cristal é a direção em que a luz se propaga através do cristal sem enfrentar dupla refração. Todas as ondas de luz que são paralelas a este eixo não sofrem dupla refração. Em outras palavras, o feixe de luz passa nesta direção com uma velocidade que não depende da polarização.
O que são cristais uniaxiais?
Um cristal uniaxial é um elemento óptico que possui um único eixo óptico. Em outras palavras, um cristal uniaxial tem um eixo cristalino diferente dos outros dois eixos cristalográficos. Ex: na=nb≠ nc Este eixo único é conhecido como eixo extraordinário. Quando um feixe de luz passa por um cristal uniaxial, esse feixe de luz se divide em duas frações, como o raio comum e o raio extraordinário. O raio ordinário (o-ray) passa pelo cristal sem qualquer desvio. O raio extraordinário (e-ray) desvia-se na interface de cristal de ar.
Existem duas formas de cristais uniaxiais denominados como cristal uniaxial negativo e cristal uniaxial positivo. Se o índice de refração do raio o (no) for maior que o do raio e (ne), então é um cristal uniaxial negativo. Mas se o índice de refração do e-ray (ne) for menor que o do e-ray, então é um cristal uniaxial positivo.(Índice de refração é a razão entre a velocidade da luz no vácuo e sua velocidade no cristal). Exemplos de cristais uniaxiais negativos incluem calcita (CaCO3), rubi (Al2O3), etc. Exemplos de cristais uniaxiais positivos incluem quartzo (SiO2), selaita (MgF2), rutilo (TiO2), etc.
O que são cristais biaxiais?
Um cristal biaxial é um elemento óptico que possui dois eixos ópticos. Quando um feixe de luz passa por um cristal biaxial, o feixe de luz se divide em duas frações, sendo que ambas as frações são ondas extraordinárias (dois e-rays). Essas ondas têm direções e velocidades diferentes. As estruturas cristalinas como ortorrômbica, monoclínica ou triclínica são sistemas cristalinos biaxiais.
Os índices de refração para um cristal biaxial são os seguintes:
- O menor índice de refração é α (a direção correspondente é X)
- O índice de refração intermediário é β (a direção correspondente é Y)
- O maior índice de refração é γ (a direção correspondente é Z)
Figura 01: A Indicatriz de um Cristal Biaxial. (Indicatriz é uma superfície elipsoidal imaginária cujos eixos representam os índices de refração de um cristal para a luz seguindo diferentes direções em relação aos eixos do cristal)
No entanto, essas direções ópticas e índices de refração são diferentes dos eixos cristalográficos na natureza do sistema cristalino.
- Sistema cristalográfico ortorrômbico – as direções ópticas correspondem aos eixos cristalográficos. Ex: As direções X, Y ou Z (índices de refração α, β e γ) podem ser paralelas a qualquer um dos eixos cristalográficos (a, b ou c).
- Sistema cristalográfico monoclínico – uma das direções X, Y e Z (índices de refração α, β e γ) é paralela ao eixo cristalográfico b enquanto as outras duas direções não são paralelas a nenhuma direção cristalográfica.
- Sistema cristalino triclínico – nenhuma das direções ópticas coincide com os eixos cristalográficos.
Existem dois tipos de cristais biaxiais, como, cristais biaxiais negativos e cristais biaxiais positivos. Cristais biaxiais negativos têm seu β mais próximo de γ do que de α. Cristais biaxiais positivos têm seu β mais próximo de α do que de γ.
Qual é a diferença entre cristais uniaxiais e biaxiais?
Cristais Uniaxiais vs Biaxiais |
|
| Um cristal uniaxial é um elemento óptico que possui um único eixo óptico. | Um cristal biaxial é um elemento óptico que possui dois eixos ópticos. |
| Forma Negativa | |
| Um cristal uniaxial negativo tem o índice de refração do raio o (no) maior que o do raio e (ne). | Um cristal biaxial negativo tem seu β mais próximo de γ do que de α. |
| Divisão do feixe de luz | |
| Quando um feixe de luz passa por um cristal uniaxial, o feixe de luz se divide em dois raios denominados raio ordinário (o-ray) e raio extraordinário (E-ray). | Quando um feixe de luz passa por um cristal biaxial, o feixe de luz se divide em dois raios sendo ambos raios extraordinários (raios-e). |
| Forma Positiva | |
| Um cristal uniaxial positivo tem o índice de refração do raio e (ne) é menor que o do raio e (ne). | Um cristal biaxial positivo tem seu β mais próximo de α do que de γ. |
| Exemplos | |
| Quartzo, calcita, rutilo, etc. | Todos os sistemas cristalinos monoclínicos, triclínicos e ortorrômbicos |
Resumo – Cristais Uniaxiais vs Biaxiais
Cristais são substâncias cujos átomos estão dispostos de maneira bem ordenada. Além disso, esses dois cristais estão em dois tipos como cristais uniaxiais e cristais biaxiais, com base no número de eixos ópticos presentes na estrutura cristalina. A diferença entre cristais uniaxiais e biaxiais é que os cristais uniaxiais têm um único eixo óptico, enquanto os cristais biaxiais têm dois eixos ópticos.
