La biréfringence est une propriété présentée par certains types de structures cristallines dans lesquelles un rayon de lumière traversant le cristal est brisé en deux ondes inégales qui traverseront à des vitesses différentes. Cette propriété est également connue sous le nom de double réfraction. Dans un exemple classique du fonctionnement de la biréfringence, si un morceau de matériau biréfringent est placé sur un morceau de papier avec un point dessus, deux versions du point apparaîtront. La tourmaline, la calcite, la glace et le quartz sont tous de nature biréfringente.
Cette propriété apparaît lorsqu’un cristal est optiquement anisotrope. Quand quelque chose est dit anisotrope, cela signifie que ses propriétés peuvent varier en fonction de la direction de la mesure, plutôt que quelque chose qui est isotrope, auquel cas les propriétés seront les mêmes sous tous les angles. Dans l’exemple ci-dessus avec un bloc de cristal biréfringent placé sur un morceau de papier avec un point, lorsque le papier est tourné, l’un des points se déplacera, car l’indice de réfraction change avec l’angle.
En biréfringence, deux ondes lumineuses sont générées. La première est l’onde ordinaire, et elle restera fixe en direction, la lumière passant directement à travers le cristal sans interruption. La deuxième vague est connue sous le nom de vague extraordinaire, et elle se déplace lorsque le cristal tourne. L’onde extraordinaire fait le tour de l’onde ordinaire, changeant lorsqu’elle frappe différentes zones du cristal et se réfracte différemment. C’est parce que la polarisation de la lumière change lorsque l’objet est réorienté.
Cette propriété peut être exploitée pour un certain nombre d’utilisations intéressantes. Des filtres optiques biréfringents peuvent être installés sur une variété d’appareils pour exploiter la biréfringence, par exemple. Les produits en verre biréfringent spécialisés sont utilisés dans diverses expériences scientifiques et processus industriels, et la calcite est également couramment utilisée dans les applications où la biréfringence est souhaitée. Il est également possible de voir des matériaux triréfringents, dans lesquels il existe trois indices de réfraction.
Les personnes qui portent des lunettes peuvent explorer la biréfringence en expérimentant avec les bords de leurs lentilles. Lorsque les lunettes sont correctement positionnées, il devrait être possible de diviser une image en un motif en double, causé par les différents indices de réfraction trouvés le long des bords d’une paire de lunettes. La biréfringence peut également être démontrée avec de nombreux types de verre ; au fur et à mesure que le verre est déplacé, les indices de réfraction doivent changer, rendant les rayons ordinaires et extraordinaires visibles sous la forme d’une double image qui se déplace.