Оптическая ось кристалла — это направление, в котором луч прошедшего света не испытывает двойного лучепреломления (двойного преломления). Оптическая ось — это направление, а не одна линия: все лучи, параллельные этому направлению, демонстрируют одинаковое отсутствие двойного лучепреломления. [1]
Кристаллы могут иметь одну оптическую ось, в этом случае они одноосные , или две различные оптические оси, в этом случае они двуосные . Некристаллические материалы обычно не имеют двупреломления и, следовательно, не имеют оптической оси. Одноосный кристалл (например, кальцит , кварц ) изотропен в плоскости, ортогональной оптической оси кристалла.
Внутренняя структура кристаллов (определенная структура кристаллической решетки и определенные атомы или молекулы, из которых она состоит) приводит к тому, что скорость света в материале, а следовательно, и показатель преломления материала , зависят как от направления распространения света, так и от его поляризации . Зависимость от поляризации вызывает двупреломление, при котором две перпендикулярные поляризации распространяются с разной скоростью и преломляются под разными углами в кристалле. Это заставляет луч света разделяться на обыкновенный луч и необыкновенный луч с ортогональными поляризациями. Однако для света, распространяющегося вдоль оптической оси, скорость не зависит от поляризации, поэтому двупреломления нет, хотя может быть оптическая активность (вращение плоскости поляризации).
Показатель преломления обыкновенного луча постоянен для любого направления в кристалле. Показатель преломления необыкновенного луча изменяется в зависимости от его направления.
Подвижная ось жидкого кристалла называется директором . Это пространственно-временное среднее значение ориентации длинной молекулярной оси в пределах небольшого элемента объема материала, демонстрирующего мезофазу . Электрическое управление директором позволяет создавать жидкокристаллические дисплеи .