편광현미경

편광현미경(偏光顯微鏡, 영어: polarization microscope)은 박편의 암석과 미네랄을 식별하기 위해 암석과 광학광물에 사용되는 광학현미경의 일종이다.

편광현미경은 19세기 초에 영국의 윌리엄 니콜(William Nicol, 1768∼1851)에 의해 고안된 것으로, 보통의 현미경에 방해석(方解石)으로 만든 편광판(板)을 장치한 것이다. 방해석을 통과한 통상광(通常光)은 진동방향이 다른 두 편광으로 갈라진다. 이 성질을 이용하여 여러 가지 광물 결정의 광학적 성질을 알아볼 수 있다.

연마기로 암석이나 광물의 엷은 조각을 만들어 편광현미경으로 광물의 종류나 성질을 조사할 수 있다.

광물의 광학적 성질[편집]

투명 광물/불투명 광물[편집]

암석 박편(암석을 0.03mm로 연마)에서 비교.
투명 광물(규산염 광물 등): 박편에서 빛이 통과.
불투명 광물(금속 광물 등): 박편에서 빛이 통과하지 못함.

광학적 이방체/광학적 등방체[편집]

단굴절과 복굴절로 나뉨.
광학적 등방체(석류석, 금강석, 형석, 암염 등): 빛이 광물 내부를 진행할 때 단굴절하는 광물(모든 방향에서 같은 속도).
광학적 이방체(방해석 등): 빛이 광물 내부를 진행할 때 복굴절하는 광물(빛의 방향에 따라 진행 속도 달라짐). 광학적 이방체는 진동 방향이 다른 두 개의 광선으로 갈라짐.

편광[편집]

자연광은 진행하는 방향에 대해 수직인 모든 방향으로 진동하면서 직진하지만 자연광이 이방체 결정을 통과할 때는 빛이 어떤 일정한 평면 내에서만 진동하게 되는데 이러한 빛을 편광이라고 한다.

편광현미경의 구조와 특징[편집]

편광현미경[편집]

광물 박편을 관찰할 때 한 방향으로만 진동하는 빛을 이용하여 광물의 광학적 성질을 관찰하는 현미경으로 일반 현미경과 달리 일정한 방향으로 진동하는 빛만 통과시키는 편광판이 장착되어 있다. 하부편광판은 고정되어 있고 상부편광판은 끼웠다 뺐다 할 수 있으며 편광현미경의 재물대는 360도 회전이 가능하다.

광학 현미경과의 차이점[편집]

버틀랜드 렌즈, 편광판이 존재하며 재물대가 회전한다.

하부 편광판[편집]

편광을 형성한다. 광량만 1/2로 줄어든 상태로 일반 현미경과 동일 상태이다. 상부 편광판이 제거된 상태를 개방니콜이라고 한다.

직교니콜[편집]

하부 편광판 진동방향과 상부 편광판을 수직하도록 삽입한다. 상부편광판은 진동방향이 수직인 전자기파를 차단하여 결국 모든 빛을 차단한다. 상부 편광판이 삽입된 상태를 직교니콜이라고 한다.

직교니콜시 광물 박편 삽입[편집]

직교니콜 상태에서 광물 박편이 삽입되면 광물에서 다양한 굴절이 일어난다. 각 광물의 특성에 따라 다양한 현상이 관찰 가능하다.

편광현미경을 통한 관찰[편집]

개방 니콜에서의 관찰[편집]

상부 편광판을 빼고 하부 편광판만을 사용하여 재물대를 회전시키면서 관찰하는 방법이다. 이때 나타나는 특성으로는 다색성이 있다. 이방체 광물 중 유색 광물은 재물대를 회전시키면 방향에 따라 광물이 빛을 흡수하는 정도가 달라져 색의 진함이 변하는데 이를 다색성이라고 한다.

직교 니콜에서의 관찰[편집]

상부 편광판과 하부 편광판을 모두 사용하여 재물대를 회전시키면서 관찰하는 방법이다. 광학적 등방체의 경우 빛이 통과하지 못한다(완전 소광). 석류석과 유리가 대표적이다. 이때 나타나는 특성으로는 간섭색과 소광이 있다. 간섭색은 복굴절에 의해 만들어진 두 개의 광선의 간섭효과로 나타난 다양한 색이다. 상광선과 이상광선의 위상 차이에 의한 간섭 효과이다. 광학적 이방체에서 무색 광물은 단순하지만, 유색광물은 다양하다. 소광이란 재물대를 회전시키면 간섭색이 없어지면서 어두워지는 현상이다. 1회 회전할 때 4회 소광이 일어난다. 소광과 다음 소광 사이 각도를 소광각이라고 하며 특징적인 광물의 경우 소광각이 특이하게 나타난다.