石英と複屈折

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石英と複屈折の違い

石英 vs. 複屈折

水晶砂 石英（せきえい、、、クォーツ、クオーツ）は、二酸化ケイ素 (SiO₂) が結晶してできた鉱物。六角柱状のきれいな自形結晶をなすことが多い。中でも特に無色透明なものを水晶（すいしょう、、、ロッククリスタル）と呼び、古くは玻璃（はり）と呼ばれて珍重された。 石英を成分とする砂は珪砂（けいしゃ・けいさ、、）と呼ばれ、石英を主体とした珪化物からなる鉱石は珪石と呼ぶ。. 複屈折（ふくくっせつ、Birefringence）とは、光線がある種の物質（例えば方解石という結晶）を透過したときに、その偏光の状態によって、2つの光線に分けられることをいう。それぞれは通常光線と異常光線と呼ばれ、光学軸に対する偏光方向（電場ベクトルの向き）が異なる。この現象は,それぞれの偏光の向きに対して2つの異なる物質の屈折率を与えることで説明される。物質を透過する時の光の速さが、透過する光の電場ベクトルの向きに依存していると言い換えることもできる。 複屈折性は次のように定量化される。 ここで n_o は通常光線についての屈折率、n_e は異常光線についての屈折率である。二つの光線についての屈折率は入射光が光学軸と同軸で入射するときは一致する。通常光線についての屈折率は入射光の光学軸に対する角度には依存しない。一方で、異常光線についての屈折率は入射光の光学軸に対する角度によって変化し、入射光と光学軸のなす角が垂直の時に最大になる。 もっと一般的には、異方的な誘電体の誘電率を2階のテンソル（3×3行列）で記述する。複屈折性の物質は実対称誘電率テンソル \epsilon の特別な場合であり、3つの直交する偏極主軸についての固有値が n_o^2、n_o^2、および n_e^2 であるものに対応する（または、光の伝播方向を固定して考え、残りの2つの軸だけを考えることもある）。 複屈折は原理的には誘電体だけではなく磁性体でも生じ得るが、透磁率は光の振動数の領域ではほとんど変化しない。 セロハン紙は、安価に手に入る複屈折性物質の一例である。 水晶球が本物であるかどうか判断する場合は、複屈折を確認するとよい。天然水晶の場合、複屈折により透過した景色の輪郭が滲んで見える。透明であっても、輪郭がにじまず明瞭に見える場合は、ガラス等の複屈折性のない物質だと区別できる。.

ガラス

ガラス工芸 en) 建築物の外壁に用いられているガラス ガラス（、glass）または硝子（しょうし）という語は、物質のある状態を指す場合と特定の物質の種類を指す場合がある。.

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光学軸

方解石の複屈折 光学軸（こうがくじく、）は、光学異方性である複屈折結晶において、光を入射しても光が分かれない方向のことである。光軸（こうじく）とも呼ばれる。 簡単に説明すると、右の写真において、方解石を通すと文字が二重に見えてしまうが、二重に見えなくなる方向があり、それを光学軸と呼ぶ。 光学系における光軸（）と混同しないよう注意する必要がある。.

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結晶

結晶（けっしょう、crystal）とは原子や分子が空間的に繰り返しパターンを持って配列しているような物質である。より厳密に言えば離散的な空間並進対称性をもつ理想的な物質のことである。現実の物質の大きさは有限であるため、そのような理想的な物質は厳密には存在し得ないが、物質を構成する繰り返し要素（単位胞）の数が十分大きければ（アボガドロ定数個程度になれば）結晶と見なせるのである。 この原子の並びは、X線程度の波長の光に対して回折格子として働き、X線回折と呼ばれる現象を引き起こす。このため、固体にX線を当てて回折することを確認できれば、それが結晶していると判断できる。現実に存在する結晶には格子欠陥と呼ばれる原子の配列の乱れが存在し、これによって現実の結晶は理想的な性質から外れた状態となる。格子欠陥は、文字通り「欠陥」として物性を損ねる場合もあるが、逆に物質を特徴付けることもあり、例えば、一般的な金属が比較的小さな力で塑性変形する事は、結晶欠陥の存在によって説明される。 準結晶と呼ばれる構造は、並進対称性を欠くにもかかわらず、X線を回折する高度に規則的な構造を持っている。数学的には高次元結晶の空間への射影として記述される。また、液晶は3次元のうちの一つ以上の方向について対称性が失われた状態である。そして、規則正しい構造をもたない物質をアモルファス（非晶質）と呼び、これは結晶の対義語である。.

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