Crystalline materials may have different indices of refraction associated with different crystallographic directions. Uma situação comum com cristais minerais é que existem dois índices distintos de refração, e eles são chamados de materiais birefringentes. Se as direções y e z são equivalentes em termos de forças cristalinas, então o eixo x é único e é chamado de eixo óptico do material. A propagação da luz ao longo do eixo óptico seria independente de sua polarização; o seu campo eléctrico está em toda a parte perpendicular ao eixo óptico e é chamado de onda o comum. A onda de luz com campo e paralelo ao eixo óptico é chamada de onda extraordinária ou e extraordinária. Os materiais birefringentes são amplamente utilizados na óptica para produzir prismas polarizantes e placas retarder, como a placa de quartas de onda. Colocar um material birefringente entre polarizadores cruzados pode dar origem a cores de interferência.
um material birefringente amplamente utilizado é calcite . Sua birrefringência é extremamente grande, com índices de refração para os raios o e e de 1.6584 e 1.4864, respectivamente.
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