다색성

3. 원리

등방성을 띠지 않는 결정은 빛의 방향에 따라 광학적 성질이 달라진다. 전기장의 방향은 빛의 편광을 결정하며, 결정은 이 각도가 변경되면 다르게 반응한다. 이러한 종류의 결정은 하나 또는 두 개의 광축을 가지고 있다. 결정 내에서 빛의 흡수가 광축에 대한 각도에 따라 달라지면 다색성이 나타난다.^[4]

등방성을 띠지 않는 결정은 복굴절 현상을 보인다. 복굴절은 서로 다른 편광을 가진 빛이 결정에 의해 다른 양으로 굴절되어 결정 내부에서 서로 다른 경로를 따르는 현상이다. 분할된 빛의 구성 요소는 광물 내에서 서로 다른 경로를 따르고 서로 다른 속도로 이동한다. 광물을 어떤 각도로 관찰하면, 경로와 편광의 일부 조합을 따르는 빛이 존재하며, 각 빛은 서로 다른 색상을 흡수한다. 다른 각도에서는 결정을 통과하는 빛이 다른 빛 경로와 편광의 조합으로 구성되며, 각각 고유한 색상을 가진다. 따라서 광물을 다른 각도에서 볼 때 빛이 서로 다른 색상을 갖게 되어 돌이 서로 다른 색상으로 보이게 된다.

정방정계, 삼방정계, 육방정계 광물은 두 가지 색상만 나타낼 수 있으며 이색성이라고 한다. 사방정계, 단사정계, 삼사정계 결정은 세 가지 색상을 나타낼 수 있으며 삼색성이다. 예를 들어, 두 개의 광축을 가진 자마노는 3차원 공간에서 세 가지 다른 방향으로 배향될 때 빨간색, 노란색 또는 파란색으로 보일 수 있다.^[5] 등축정계 광물은 다색성을 나타낼 수 없다.^[1][6] 전기석은 강한 다색성을 나타내는 것으로 유명하다.

다색성 색상은 빛이 주 광학 벡터와 평행하게 편광될 때 최대가 된다. 축은 방향에 대해 X, Y, Z로 지정되고, 굴절률의 크기에 대해 알파, 베타, 감마로 지정된다. 이러한 축은 원추경 간섭 무늬에서 결정의 모양으로 결정할 수 있다. 두 개의 광축이 있는 경우, 축의 예각 이등분선은 양의 광물에 대해 Z를 제공하고 음의 광물에 대해 X를 제공하며, 둔각 이등분선은 대체 축(X 또는 Z)을 제공한다. 이에 수직인 것은 Y축이다. 색상은 각 방향에 평행한 편광으로 측정된다. 흡수 공식은 X < Y < Z의 형태로 각 축에 평행한 흡수량을 기록하며, 가장 왼쪽에 가장 적은 흡수량이 있고 가장 오른쪽에 가장 많은 흡수량이 있다.^[7]

4. 광물학 및 보석학에서의 활용

다색성은 광물학 및 보석학에서 광물 및 보석 식별에 매우 유용한 도구인데, 서로 다른 각도에서 보이는 색의 수를 통해 가능한 결정 구조를 식별하여 분류를 돕기 때문이다. 서로 매우 유사한 광물이라도 다색성 색상 배치가 매우 다를 수 있다. 이러한 경우, 광물의 박편을 사용하여 편광 투과 광선 하에서 광물현미경으로 검사한다.^[8] 이 속성을 사용하여 광물을 식별하는 또 다른 장치는 이색경이다.^[8] 다른 성질이 매우 유사한 광물에서 다색성의 색상 조합이 크게 다른 경우가 많으므로, 다색성은 광물학에서 광물 식별에 매우 유용한 성질이다. 광물의 박편을 사용하여 투과형 편광 현미경으로 분석한다.^[14]

5. 다색성을 띠는 광물

다색성을 띠는 광물은 그 종류가 매우 다양하다. 대표적인 다색성 광물로는 무정장석과 전기석 등이 있으며, 카메라 렌즈 앞에서 직선 편광자를 회전시키면 다색성을 관찰할 수 있다.

5. 1. 보라색 및 자주색 계열

• 자수정 (매우 낮음): 다양한 보라색 음영^[16]
• 안달루사이트(홍주석) (강함): 녹갈색 / 짙은 적색 / 자색^[16]
• 녹주석 (중간): 자색 / 무색^[16]
• 강옥 (높음): 자색 / 오렌지색^[16]
• 쿤자이트(리튬 휘석) (강함): 자색 / 투명 / 분홍색^[16]
• 전기석 (강함): 옅은 자색 / 자색^[16]

5. 2. 파란색 계열

5. 3. 녹색 계열

5. 4. 노란색 계열

5. 5. 갈색 및 주황색 계열

5. 6. 붉은색 및 분홍색 계열

참조

_[1] 웹사이트 Pleochroism in minerals http://webmineral.co[...]
_[2] 문서 Oxford English Dictionary 2006
_[3] 문서 Merriam Webster
_[4] 서적 An Introduction to the Methods of Optical Crystallography Holt, Rinehart and Winston
_[5] 서적 An Introduction to the Methods of Optical Crystallography Holt, Rinehart and Winston
_[6] 웹사이트 The Pleochroic Minerals http://www.galleries[...]
_[7] 서적 Optical Mineralogy https://archive.org/[...] McGraw Hill Book Company
_[8] 웹사이트 What is gemstone pleochroism? http://www.gemsociet[...] International Gem Society 2015-02-28
_[9] 웹사이트 Webmineral: Pleochroism in minerals https://webmineral.c[...] 2012-04-17
_[10] 서적 An Introduction to the Methods of Optical Crystallography Holt, Rinehart and Winston
_[11] 서적 An Introduction to the Methods of Optical Crystallography Holt, Rinehart and Winston
_[12] 웹사이트 The Pleochroic Minerals http://www.galleries[...] 2012-04-25
_[13] 서적 Optical Mineralogy McGraw Hill Book Company
_[14] 웹사이트 偏光顕微鏡の原理と鉱物鑑定 http://www.osaka-kyo[...] 大阪教育大学 2012-04-25
_[15] 논문 On the pleochroism of amethyst quartz and its absorption spectra
_[16] 서적 Gemstones of the World: Newly Revised & Expanded Fourth Edition Sterling Publishing Company, Inc.