Descrizione generale

sf. [sec. XIX; bi-+rifrangenza].Fenomeno presentato da corpi otticamente anisotropi (generalmente cristalli) che consiste nello sdoppiamento del raggio incidente il corpo in due raggi rifratti, cioè, il raggio di luce incidente propagandosi all'interno del corpo si scinde in due raggi che percorrono cammini diversi e risultano polarizzati linearmente in due direzioni ortogonali l'uno rispetto all'altro. § Il fenomeno fu scoperto nel 1669 da R. Bartholin e fu successivamente studiato da C. Huygens e A. Fresnel. È a quest'ultimo che si deve la prima esauriente interpretazione del fenomeno, elaborata poi alla luce della teoria elettromagnetica di Maxwell. I cristalli lucidi, dal punto di vista della rifrazione ottica, possono essere divisi in tre gruppi: A) cristalli i cui assi ottici sono tra di loro equivalenti; questi cristalli si comportano come sostanze otticamente isotrope e quindi non presentano il fenomeno della birifrangenza; B) cristalli con una direzione cristallografica privilegiata, chiamati cristalli monoassici o uniassici (sistemi trigonale, tetragonale ed esagonale). In questi cristalli si verifica il fenomeno della birifrangenza e uno dei due raggi rifratti segue le ordinarie leggi della rifrazione (raggio ordinario); C) cristalli senza direzioni cristallografiche privilegiate, chiamati cristalli biassici (sistemi rombico, monoclino e triclino) dove entrambi i raggi rifratti non seguono le leggi della rifrazione. La misura della birifrangenza o potenza birifrattiva o potere birifrangente è data dalla differenza tra il valore dell'indice di rifrazione del raggio straordinario e di quello ordinario, nel mezzo. Un cristallo si dice positivo o negativo a seconda che il valore della birifrangenza sia rispettivamente positivo o negativo.

Fisica: birifrangenza meccanica

Un cristallo non birifrangente può diventarlo qualora sia sottoposto a sforzi meccanici (per esempio compressione o trazione), comportandosi a tutti gli effetti come un cristallo birifrangente uniassico, il cui asse ottico privilegiato giace lungo la direzione dello sforzo meccanico. Il potere birifrangente è proporzionale alla deformazione. La birifrangenza meccanica è determinata dalla modifica dell'indice di rifrazione del corpo causata dalla deformazione, che rende anisotropa la struttura del mezzo. La birifrangenza meccanica è usata nella fotoelasticità, perché permette di vedere, attraverso esperimenti di ottica, le deformazioni interne di un cristallo sottoposto a sforzi meccanici.

Fisica: birifrangenza elettrica

Birifrangenza temporanea, detta anche effetto Kerr, dal nome dello scopritore, che nasce in tutti i mezzi isotropi, anche non solidi, sottoposti a un campo elettrico. La sostanza immersa in un campo elettrico si comporta come un cristallo uniassico con asse ottico nella direzione del campo. Il potere birifrangente è proporzionale alla lunghezza d'onda e al quadrato del campo elettrico, e dipende dalla temperatura. Questo effetto è dovuto alla parziale orientazione delle molecole lungo la direzione del campo elettrico che causa la variazione dell'indice di rifrazione nelle varie direzioni ottiche.

Fisica: birifrangenza magnetica

Effetto analogo a quello della birifrangenza elettrica, solo che in questo caso si osserva quando una sostanza viene immersa in un campo magnetico, anziché elettrico. La sostanza immersa in un campo magnetico si comporta come un cristallo uniassico con asse ottico nella direzione del campo. Questo effetto è dovuto all'orientazione delle molecole lungo il campo e alla conseguente anisotropia dell'indice di rifrazione. Interessanti fenomeni di birifrangenza si hanno anche nel caso di onde elettromagnetiche non ottiche; per esempio la ionosfera si comporta, a causa del campo magnetico terrestre, come un mezzo birifrangente per le onde radio incidenti su di essa.

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