소광

정의

직교니콜 상태에서 이방체 광물을 관찰하면서 재물대를 회전하면 광물의 색이 점점 짙어지다가 어둡게 보이게 된다. 이를 소광이라 하고 어둡게 되는 위치를 소광위라 한다.

특징

광물은 광학적 성질에 따라 광학적 이방체와 광학적 등방체로 나눌 수 있다. 직교 니콜하에서 간섭색이 나타나고 360도 돌릴 때 4번의 소광이 나타나는 광물을 광학적 이방체라고 한다. 또한 직교 니콜하에서 아무 것도 보이지 않는 광물을 광학적 등방체라 한다. 광학적 등방체의 경우 광물의 구조가 모든 방향으로 일정해서 빛이 어느 방향에서 통과해도 빛의 속도가 일정하다.

모든 광물에서 빛은 모든 방향에서 굴절률이 일정하며 굴절의 법칙을 따른다. 그런데, 광학적 이방체라고 하는 광물들은 방향에 따라 빛의 진행 속도가 바뀌고 또한 이런 광물을 통과할 때 빛은 서로 수직인 두 성분으로 나뉘어서 진행한다. 그래서 복굴절이라고 하는 현상이 나타난다. 그런데 이런 광물의 경우도 두 빛의 성분이 같은 속도로 진행하는 면이 있는데, 이런 면에 대한 축을 광축이라고 부른다. 즉, 광축으로 입사된 빛은 등방체처럼 행동을 한다.

일단 빛이 하부니콜에서 편광이 된후 이방체 광물을 통과하게 되면 두가지의 성분으로 나뉘어 진행한다. 그런 후 재차 상부 니콜에서 편광될 때 두 빛의 경로차 때문에 간섭이 나타난다.

그런데 이 상태에서 재물대를 돌리면 광물의 광축과 편광판(니콜)의 축이 맞게 되는 순간이 있는데, 이 때 이 광물 역시 편광되어 소광이 나타난다. 광물의 광축과 니콜의 편광 방향이 360도 돌릴 때 4번 일치하게 된다. 따라서 광학적 이방체 광물은 재물대를 한바퀴 돌릴 때마다 4번의 소광이 나타나게 되는 것이다.

직교 니콜하에서 이방체 광물을 재물대 위에 놓고 회전시킬 때 1회전 동안에 90˚마다 4번의 암흑이 생기는 현상을 소광이라고 하고, 소광된 위치를 소광위라고 한다. 그림 (가)에서와 같이 편광니콜와 등방성 물질을 통과해 나온 편광의 진동 방향이 해석니콜의 진동 방향과 수직이 되므로 빛이 통과하지 못하게 되어 어둡게 보인다. 그림 (나)에서와 같이 방향에 따른 흡수 차이가 있는 전기석을 서로 직각이 되도록 놓아도 비슷한 현상이 나타난다.

그림 (가)에서와 같이 편광니콜을 통과해 나온 편광이 이방성 물질의 두 개의 진동 방향 중 하나와 일치했을 경우에는 두 개의 편광으로 나뉘지 않고 진동 방향이 변하지 않은 채 그대로 통과한다. 따라서 이 광선은 해석(상부)니콜를 통과하지 못하므로 어둡게 된다.

그림 (나)에서와 같이 재물대를 천천히 회전시키면 이방성 물질에 있는 두 진동 방향도 함께 움직이게 된다. 이렇게 되면 이방성 물질에 입사하는 편광의 진동 방향이 이방성 물질의 진동 방향과 일치하지 않게 되므로 물질의 두 진동 방향에 따라 진동하는 두 개의 편광으로 다시 나뉘게 된다. 이 때 만들어진 두 편광의 진동 방향은 해석(상부)니콜의 진동 방향과 일치하지 않으므로 해석니콜의 진동 방향과 나란한 벡터 양 만큼 통과하게 된다. 특히, 편광니콜의 주 진동 방향과 45˚방향으로 이방성 물질이 놓여 있을 때 가장 밝게 보인다.

윤상영 2012년 11월 27일 (화) 21:27 (KST)