prisma de Nicol

Un prisma de Nicol es un componente óptico birrefringente hecho de calcita (cristal de carbonato de calcio) que divide la luz no polarizada en dos estados de polarización ortogonales y utiliza la reflexión interna para transmitir solo uno de ellos. El dispositivo consta de dos piezas de calcita ópticamente transparentes cortadas en ángulos específicos, cementadas con bálsamo de Canadá y montadas en un tubo de latón o aluminio. La trayectoria de la luz a través del prisma se dobla de tal manera que un componente de polarización (el rayo ordinario) sufre una reflexión interna total en la interfaz entre la calcita y el bálsamo, saliendo por el lado del prisma como calor residual o luz dispersa, mientras que el otro componente (el rayo extraordinario) pasa a través y emerge como luz polarizada linealmente.

William Nicol, un físico escocés, patentó este diseño en 1828, y se convirtió en la herramienta estándar para generar y analizar luz polarizada durante todo el siglo XIX y gran parte del XX. La geometría del prisma es crítica: la calcita se corta aproximadamente a 68 grados del eje óptico para que los índices de refracción de los dos rayos difieran lo suficiente como para crear el ángulo de reflexión necesario. Los prismas típicos tienen de 1 a 2 centímetros de longitud y transmiten longitudes de onda desde el ultravioleta a través del espectro visible hasta el infrarrojo cercano, aunque la transmisión disminuye drásticamente fuera del rango visible.

Por qué fue importante y por qué ahora es obsoleto

Antes de la llegada de las películas polarizadoras sintéticas y los espejos dicróicos recubiertos, los prismas de Nicol eran la única forma fiable de generar luz polarizada de alta calidad en un laboratorio. Los bancos ópticos, los instrumentos de polarimetría, los espectrofotómetros y el equipo fotográfico dependían de los prismas de Nicol para controlar la polarización de la luz. Debido a que la calcita es birrefringente, el prisma también se utilizó como divisor de haz polarizador, dividiendo un haz de entrada en dos canales de polarización perpendiculares para interferometría y otros trabajos de precisión.

La aparición de los polarizadores de lámina H (dicróicos) en las décadas de 1930 y 1940, seguidos por las modernas películas polarizadoras de capa fina y basadas en polímeros, dejó al prisma de Nicol en gran parte obsoleto para el trabajo rutinario de laboratorio. Estas alternativas son más baratas, más compactas, tienen mejores relaciones de extinción en longitudes de onda visibles y sufren menos pérdidas en el infrarrojo. Sin embargo, los prismas de Nicol todavía aparecen en aplicaciones especializadas: algunos instrumentos ópticos antiguos siguen en servicio, y el prisma sigue siendo una herramienta de enseñanza porque su funcionamiento ilustra la birrefringencia y la anisotropía óptica de una manera que ninguna película puede igualar.

Las limitaciones prácticas del prisma de Nicol incluyen la sensibilidad a la desalineación (que degrada la pureza de la polarización), los efectos cromáticos (la relación de extinción varía con la longitud de onda) y la fragilidad y el costo de los cristales de calcita grandes y ópticamente homogéneos. El bálsamo de Canadá, el cemento, puede amarillear y deteriorarse con las décadas, reduciendo la transmisión. El dispositivo también introduce astigmatismo y otras aberraciones porque la luz sale en ángulo con respecto al eje óptico, un problema que variantes posteriores (como el prisma de Glan-Thompson, que utilizaba un cemento diferente) intentaron minimizar.