El eje óptico de un cristal es una dirección en la que un rayo de luz transmitido no sufre birrefringencia (doble refracción). Un eje óptico es una dirección, no una línea única: todos los rayos que son paralelos a esa dirección presentan la misma falta de birrefringencia. [1]
Los cristales pueden tener un solo 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 lo tanto, no tienen eje óptico. Un cristal uniaxial (por ejemplo, calcita , cuarzo ) es isótropo 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 de los que está compuesta) hace que la velocidad de la luz en el material, y por lo tanto el índice de refracción del material , dependan tanto de la dirección de propagación de la luz como de su polarización . La dependencia de la polarización causa birrefringencia, en la que dos polarizaciones perpendiculares se propagan a diferentes velocidades y se refractan en diferentes ángulos en el cristal. Esto hace 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 para cualquier dirección en el cristal. El índice de refracción del rayo extraordinario varía según su dirección.
El eje móvil de un cristal líquido se denomina director . Es el promedio espacial y temporal de la orientación del eje molecular largo dentro de un elemento de volumen pequeño de material que muestra una mesofase . La manipulación eléctrica del director permite la visualización de cristales líquidos .