복굴절

방해석

복굴절체의 대표적인 것으로 방해석(CaCO₃; calcium carbonate)을 들 수 있다. 이는 유기물질이 퇴적되어 만들어진 석회암의 석회와 성분과 같으나 결정으로 되어 있어서 기본적으로는 투명하고, 때로는 불순물에 따라 회색이나 빨강, 노랑 등 다양한 색채를 띠기도 하다. 방해석의 결정 구조는 아래 그림에서 보듯이 꼭지각이 102도, 혹은 78도로서 직육면체가 찌그려져 있는 모습을 하고 있다. 따라서 편광상태에 따라 빛의 진행속도의 차이가 가장 큰 물질, 즉 복굴절체로서 편광을 조작하는 광학기구를 만드는 데 널리 쓰인다. 또한 이 결정은 아래 그림에 표시한 광축에 대하여 120도 회전할 때 모양이 일치하는 대칭성이 있어 이것이 광축이 된다.

방해석의 결정은 칼슘(Ca), 탄소(C), 산소(O)의 세 원자가 위 그림과 같이 배치되어 층층이 쌓여 있다. 그림에서는 이 결정의 최소 단위를 연한 회색의 육면체로 나타내었다. 녹색으로 표시한 축은 광축으로 이 축을 중심으로 1/3 회전 할 때마다 동일한 배열이 다시 나타난다. CO₃의 분자 그룹은 삼각형의 선을 같이 표시했는 데 이는 한 덩어리를 이루고 있고 광축에 대해 수직면에 놓여 있게 된다. 꼭짓점에 있는 푸른색으로 표시한 칼슘을 정점으로 한 육면체는 각각이 이루는 각이 90도가 아니라 광축이 통과하는 두 정점은 각각 102도, 그 외 4개의 정점은 각각 78도를 이루고 있다.

photo 방해석_방해석 광물

photo 방해석_방해석 광물

_ 결정_ 편광상태

광축의 성질

광축으로 진행하는 빛은 하나의 속도를 갖는다.

1. 편광방향이 광축에 수직인 모든 빛은 동일한 속도를 가진다. 따라서 그 광축 방향으로 진행하는 빛은 편광방향에 무관하게 동일한 속도를 가져서 복굴절의 현상을 볼 수 없다. (등방성 물질)

2. 결정이 한 축을 중심으로 한 대칭성이 있을 때, 그 대칭축이 광축이 되는 단 한 방향으로의 광축을 가지고 있다. (단축성 물질)

3. 결정이 아무런 회전 대칭성이 없이 형성된 경우, 광축이 두 개 형성되나, 이 경우에는 정상적인 굴절의 법칙을 따르는 정상광선은 있을 수 없다. 이러한 물질은 각기 다른 세 개의 굴절률 값을 가진다. (쌍축성 물질)

_ 결정_ 굴절의 법칙_ 편광방향_ 굴절률