편광 현미경 편집하기

'''편광 현미경'''(偏光 顯微鏡/polarizing microscope)은 주로 [[광물]] 관찰에 쓰는 [[현미경]]이다.

==개요==
[[파일:편광_현미경.png|260픽셀|섬네일|오른쪽|<구조도>]] 

별거 없고, 그냥 현미경에 편광판을 두 개 추가한 것이다. [[빛]]은 원래 촐싹대면서 사방으로 진동하지만, 편광판이라는 놈과 만나고 나면 한쪽으로만 진동하게 된다. 그렇게 얌전해진 빛을 이용해서 사물을 관찰하면 평소와 다른 모습을 볼 수 있는데, 특히 암석의 구성 광물을 감별하는 데 유용하다. 다만, 빛이 돌멩이를 잘 뚫고 지나갈 리가 없으므로 두께가 0.02~0.03㎜밖에 안 되는 얇은 판으로 만들어서 관찰하는데, 불투명 광물은 그래 봤자 빛이 통과하지 못한다. 그래서 [[황철석]]이나 [[방연석]] 같은 [[금속]] 광물은 대개 편광 현미경으로 볼 수 없다.

따라서 주로 관찰하는 대상은 대부분 투명 광물인 [[규산염]] 광물이다. 투명 광물은 다시 광학적 등방체와 광학적 이방체로 나눈다. 빛이 광물을 통과할 때는 굴절이 일어나는데, 모든 방향에 대해 같은 속도로 이동하여 굴절이 한 쪽으로만 일어나는 것이 등방체, 그렇지 않고 두 방향으로 굴절이 일어나면 이방체이다.

==개방 니콜==
<s>[[카라]]와는 관계없다.</s>

편광판은 위아래에 하나씩 있는데, 편광판을 빙글빙글 돌려 가면서 관찰할 수 있게 되어 있고, 위에 있는 것은 탈착식이라 빼놓고 볼 수도 있다. 편광판을 니콜 프리즘이라고도<ref>지질학자 윌리엄 니콜(William Nicol)이 발명해서 니콜이라 부르는 것으로, 여자 이름 Nicole과는 철자도 좀 다르다.</ref> 하므로 상부 편광판을 빼놓은 상태를 개방 니콜이라 한다.

===등방체===
개방 니콜 상태에서 등방체 광물을 보면 아마도 그냥 볼 때와 차이를 느낄 수 없을 것이다. 그래도 혹시 모르니 편광판을 한 바퀴 돌려 가면서 다시 세심히 살펴보자. 그렇게 해도 다른 점을 찾을 수 없다면 편광 현미경이 망가진 것이다……는 훼이크고, 등방체 광물은 그렇게 보이는 것이 정상이다.

===이방체===
편광 현미경의 진가는 이방체를 볼 때 발휘된다. 이번에는 이방체를 올려놔 보자. 편광판을 아무리 돌려도 바뀌는 게 없는 것 같다면 이번에야말로 현미경이 고장……은 아니고 이방체 중 하필 무색 광물을 골라서 그렇다. 개방 니콜 상태로 이방체를 관찰하면 편광판을 돌릴 때 색이 은은하게 변하는 것을 볼 수 있고, 이를 다색성이라 한다. 하지만 이방체 중에서도 [[감람석]], [[휘석]], [[각섬석]], [[흑운모]] 같은 유색 광물에서만 다색성을 볼 수 있으니 [[정장석]]이나 [[석영]], [[방해석]] 같은 걸 보면서 다색성이 안 나온다고 하면 심히 골룸하다.

==직교 니콜==
상부 편광판까지 끼운 완전체 상태의 편광 현미경을 직교 니콜이라 한다. 위 구조도에도 각 편광판이 투과하는 빛이 서로 수직이 되도록 그려 놓았고 이름도 '''직교''' 니콜이지만, 꼭 직교하게만 끼워놓고 보는 것은 아니다.

===등방체===
그래도 처음에는 수직을 이루도록 놓고 관찰을 시작하자. 아무것도 보이지 않고 시야가 깜깜하면<ref>이렇게 보이지 않게 되는 것을 '소광'이라 한다.</ref> 정확히 수직을 맞춘 것이다. 위 그림을 기준으로 보면, 위아래로 진동하는 빛만 하부 편광판을 통과할 수 있다. 그런데 상부 편광판은 양옆으로 진동하는 빛만 통과하게 해 놓았으므로 어떤 빛도 두 편광판을 뚫고 오지 못하는 것이다. 이때는 사이에 등방체를 놓아 봤자 하부 편광판을 통과한 빛이 같은 방향으로 굴절하므로 역시나 상부 편광판을 통과하지 못한다. 그러나 편광판끼리 정확히 직교하지 않을 때는 빛이 일부 통과하므로 등방체 광물이라도 보이게 된다.

===이방체===
[[File:Basalt Plagioclase and Pyroxene.jpg|130픽셀|섬네일|오른쪽|<사장석과 휘석>]]

이방체는 빛을 두 방향으로 굴절시킨다고 했는데, 굴절 방향끼리 공교롭게도 직각을 이루므로 직교 니콜에서도 관찰할 수 있다. 하부 편광판을 거친 빛은 위아래로 진동하는데, 이방체를 거치고 나면 그대로 위아래로 진동하는 것뿐 아니라 양옆으로 진동하는 것도 갈라져 나오고, 이것이 상부 편광판을 통과해서 보이는 것이다.

이때는 오른쪽 그림처럼 요란뻑적지근한 색이 나타난다. 이는 빛이 간섭을 일으켜서 생기는 현상이므로 간섭색이라 하는데, [[컴팩트 디스크|CD]]나 비눗방울에서 볼 수 있는 것과 같은 원리이다. 이 그림을 통해 간섭색은 다색성과 달리 휘석 같은 유색 광물뿐 아니라, 사장석 같은 무색 광물에서도 나타남도 확인할 수 있다.

이 상태에서 편광판을 돌리다 보면 한 바퀴 돌릴 때 네 번, 즉 90˚마다 한 번씩 소광이 나타난다. 이방체라도 광축이라는 부분에서는 단굴절만 일어나는데, 축이 한 개 있는 1축성 광물이든, 두 개 있는 2축성 광물이든 90˚ 돌릴 때마다 한 번씩은 빛이 들어오는 방향이 광축과 겹치므로 이런 현상이 일어난다.

{{각주}}