Un eje óptico de un cristal es una dirección en la que un rayo de luz transmitida no sufre birrefringencia (doble refracción). Un eje óptico es una dirección más que una sola línea: todos los rayos paralelos a esa dirección presentan la misma falta de birrefringencia. [1]
Los cristales pueden tener un único eje óptico, en cuyo caso son uniaxiales , o dos ejes ópticos diferentes, en cuyo caso son biaxiales . Los materiales no cristalinos generalmente no tienen birrefringencia y, por tanto, no tienen eje óptico. Un cristal uniaxial (por ejemplo , calcita , cuarzo ) es isotrópico dentro del plano ortogonal al eje óptico del cristal.
La estructura interna de los cristales (la estructura específica de la red cristalina y los átomos o moléculas específicos que la componen) hace que la velocidad de la luz en el material, y por lo tanto el índice de refracción del material , dependa tanto de la dirección de la luz como de propagación y su polarización . La dependencia de la polarización provoca la birrefringencia, en la que dos polarizaciones perpendiculares se propagan a diferentes velocidades y se refractan en diferentes ángulos en el cristal. Esto provoca que un rayo de luz se divida en un rayo ordinario y un rayo extraordinario , con polarizaciones ortogonales. Sin embargo, para la luz que se propaga a lo largo de un eje óptico, la velocidad no depende de la polarización, por lo que no hay birrefringencia aunque puede haber actividad óptica (una rotación del plano de polarización).
El índice de refracción del rayo ordinario es constante en cualquier dirección del cristal. El índice de refracción del rayo extraordinario varía según su dirección.
El eje móvil de un cristal líquido se llama director . Es el promedio espacial y temporal de la orientación del eje molecular largo dentro de un elemento de pequeño volumen de material que demuestra una mesofase . La manipulación eléctrica del director permite visualizar pantallas de cristal líquido .