J. Phys. France 49, 457-462 (1988)
DOI: 10.1051/jphys:01988004903045700

The stripe phase of the β-INC-α transformation of quartz under a uniaxial stress : optical and dilatometric investigation

J.P. Bachheimer

Laboratoire de Spectrométrie Physique (LA-08 Associé C.N.R.S.), U.S.T.M.G., B.P. 87, 38042 Saint Martin d'Hères Cedex, France

Abstract
Anomalies of optical rotation, light depolarization, birefringence and dilatation of crystal quartz under σyy uniaxial stresses confirm the existence of an incommensurate (1 q ) stripe phase, recently expected theoretically and discovered by neutron scattering, between the β and the INC (3 q) phases. The phase diagram is determined to a better resolution than with neutron diffraction. These anomalies allow us to obtain also the phase diagram of the 1 q phase under σ xx stresses. Both phase diagrams show the presence of the 1 q phase over a small temperature range (a few hundreth K), even at zero stress. As expected from theory, the variation of its temperature interval is found to be larger with σ yy stress than with σxx stress and the 1 q ↔ 3 q transition appears to be first-order.

Résumé
Un cristal de quartz soumis à une contrainte uniaxiale σyy montre l'existence d'anomalies entre les phases β et incommensurable (3 q ) sur : la rotation et la dépolarisation de la lumière, la biréfringence et la dilatation. Ces anomalies révèlent l'existence de la phase monomodulée (1 q ) récemment prévue théoriquement et découverte sous contrainte σyy par diffraction des neutrons. Elles permettent d'en préciser le diagramme de phase et de donner aussi celui-ci pour le cas σxx. Ces diagrammes révèlent que la phase 1 q existe aussi à contrainte nulle sur un intervalle de quelques centièmes de K en température. En accord avec les prévisions théoriques cet intervalle varie plus vite avec σyy qu'avec σxx et la transition 1 q ↔ 3 q est du 1er ordre.

PACS
6470 - Specific phase transitions.
6470R - Commensurate-incommensurate transitions.
7820E - Optical activity.
7820F - Birefringence.

Key words
birefringence -- commensurate incommensurate transformations -- optical rotation -- phase diagrams -- piezo optical effects -- quartz