Refracción y birrefringencia

Cuando un rayo de luz pasa de un medio isotrópico a otro, el seno del ángulo de incidencia está en una relación constante con el seno del ángulo de refracción (ambos medidos desde la normal hasta la interfase). Si la luz pasa del vacío (o, menos precisamente, del aire) a un medio más denso, esta relación se denomina índice de refracción n. El índice de refracción es adimensional y depende de la longitud de onda de la luz y de la temperatura. Los métodos generales para medir índices de refracción (es decir, no necesariamente restringidos a plásticos) se pueden encontrar en textos de óptica; también existen estándares para mediciones en plásticos. La dependencia de la longitud de onda se caracteriza por la dispersión. En óptica práctica, se emplea el “poder dispersivo” Dr=(nF nC)/(nD 1) o su recíproco, el número de Abbé ν = 1/Dr . Los subíndices se refieren a las longitudes de onda en las que se miden los índices. La birrefringencia es una medida de la anisotropía óptica. Se define como la diferencia máxima entre dos índices de refracción determinados en dos direcciones perpendiculares. Algunos materiales muestran un comportamiento isotrópico hasta que se deforman en estado vítreo. La deformación, que se manifiesta en pequeños cambios en los ángulos de enlace y las distancias interatómicas, conduce al fenómeno de birrefringencia de tensión, que es proporcional a la tensión aplicada. Este comportamiento se utiliza, entre otros fines, para el examen fotoelástico, que permite la investigación de estados de tensión planos e incluso triaxiales en estructuras metálicas mediante el uso de modelos plásticos. El material preferido para esta aplicación es la resina de fenol-formaldehído porque tiene una birrefringencia de tensión relativamente alta. La otra causa de la birrefringencia en los plásticos es la orientación de las cadenas poliméricas provocada en el procesamiento o en el estirado. Esta birrefringencia de orientación es mayor que la birrefringencia de tensión. La medición de birrefringencia es una de las técnicas utilizadas para determinar el estado de orientación en polímeros. La birrefringencia se mide por el método de transmisión. Un rayo de luz monocromática está polarizado de modo que la dirección de oscilación del vector eléctrico se encuentra en el plano x – z y forma un ángulo de 45° con la dirección z. A continuación, el rayo pasa a través de la muestra, en la que las moléculas de polímero deben estar alineadas preferiblemente con el eje z, y luego a través de un analizador cuya dirección de polarización Pz es perpendicular a la del polarizador. La intensidad de la luz transmitida por el analizador se mide con un fotomultiplicador.