光学軸:結晶の光学的特性を理解する鍵
複屈折結晶は、
光を透過させると
光線が2つに分かれる性質を持ちます。しかし、
結晶の中には、
光を入射させても
光線が分かれることなく、1本のまま透過する特殊な方向が存在します。この方向を
光学軸と呼びます。
光学軸は、
結晶内部における
光の伝播速度が一定となる方向と定義できます。言い換えると、
複屈折現象が起きない、もしくは最小限に抑えられる方向です。これは、
結晶を構成する原子の配列や
結晶構造によって決定されます。
光学軸の数の違い:一軸性結晶と二軸性結晶
光学軸の数は
結晶の種類によって異なります。
一軸性結晶(単軸結晶):光学軸が1つだけ存在する
結晶です。
正方晶系や六方晶系の
結晶に多く見られます。代表的な例として、
石英や
方解石が挙げられます。
二軸性結晶(双軸結晶):光学軸が2つ存在する
結晶です。斜方晶系、
単斜晶系、
三斜晶系の
結晶に見られます。
かんらん石、
正長石、
黒雲母などがその例です。
光学軸の発見と測定
光学軸は肉眼では確認できません。通常、
偏光顕微鏡やコノスコープと呼ばれる特殊な
光学機器を用いて特定します。
偏光顕微鏡では、
結晶に
偏光板を通して
光を入射し、干渉縞を観察することで
光学軸の位置を特定します。コノスコープは、
結晶から発せられる干渉図形を分析し
光学軸を決定する手法です。
光学軸を持つ結晶の例
以下は
光学軸を持つ
結晶(鉱物)の代表的な例です。
一軸性結晶
正方晶系:
ジルコン
六方晶系:
石英、
方解石
二軸性結晶
斜方晶系:
かんらん石
単斜晶系:
正長石、
黒雲母、普通角閃石、普通輝石
*
三斜晶系:斜長石
光学軸と光学系の光軸:混同しないように注意!
光学軸という用語は、
光学系(レンズや鏡など)においても用いられますが、
結晶における
光学軸とは全く異なる意味を持ちます。
光学系の
光軸は、
光学系の対称軸を表す用語です。
結晶の
光学軸と混同しないように注意が必要です。
さらに深く学ぶために
結晶の
光学的性質、特に
光学軸に関するより詳細な情報は、鉱物学や
結晶学の専門書を参照することをお勧めします。多くの専門書では、
偏光顕微鏡による観察方法や、
結晶構造と
光学的性質の関連性について詳しく解説されています。例えば、
都城秋穂、
久城育夫『岩石学I -
偏光顕微鏡と造岩鉱物』、
原田準平『鉱物概論』、
黒田吉益、
諏訪兼位『
偏光顕微鏡と岩石鉱物』などの書籍が参考になります。これらの文献では、
光学軸の測定方法や、様々な
結晶における
光学軸の特性が詳細に記述されています。また、インターネット上にも、
偏光顕微鏡の使い方や
光学軸に関する解説記事が多数公開されています。これらの情報源を活用することで、より深い理解を得ることができるでしょう。