結晶材料の光学特性

🧠 結晶の光学特性は電子構造 electronic structure 電子構造（electronic structure） electronic structure（電子構造） と方向依存性により、吸収、屈折、複屈折birefringence 複屈折（birefringence）birefringence（複屈折） として現れる。

結晶の異方性

立方晶cubic crystal 立方晶（cubic crystal）cubic crystal（立方晶） は光学的等方的 optically isotropic 光学的等方的（optically isotropic） optically isotropic（光学的等方的） になりやすいが、非立方晶 cubic crystal 立方晶（cubic crystal） cubic crystal（立方晶） では電場 electric field 電場（electric field） electric field（電場） 方向により屈折率 refractive index 屈折率（refractive index） refractive index（屈折率） が異なる。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='polarized light'>偏光</span>が結晶へ入射"]
  B["方向別に異なる位相速度（phase velocity）"]
  C["2成分に位相遅れ（phase retardation）"]
  A --> B
  B --> C

吸収・屈折・複屈折

常光線ordinary ray 常光線（ordinary ray）ordinary ray（常光線） と異常光線 extraordinary ray 異常光線（extraordinary ray） extraordinary ray（異常光線） の屈折率 refractive index 屈折率（refractive index） refractive index（屈折率） 差が複屈折 birefringence 複屈折（birefringence） birefringence（複屈折） を生む。

偏光観察との接続

複屈折birefringence 複屈折（birefringence）birefringence（複屈折） は結晶格子 grating 格子（grating） grating（格子） の方向性が屈折率 refractive index 屈折率（refractive index） refractive index（屈折率） へ現れたもので、偏光polarized light 偏光（polarized light）polarized light（偏光） 変化は偏光顕微鏡polarization microscope偏光顕微鏡（polarization microscope）polarization microscope（偏光顕微鏡）で観察できる。

• 透明領域transparent window 透明領域（transparent window）transparent window（透明領域） はバンドギャップ band gap バンドギャップ（band gap） band gap（バンドギャップ） が光子エネルギーより大きい。
• 異方性anisotropy 異方性（anisotropy）anisotropy（異方性） は光学軸 optic axis 光学軸（optic axis） optic axis（光学軸） に依存。
• 二色性dichroism 二色性（dichroism）dichroism（二色性） では偏光 polarized light 偏光（polarized light） polarized light（偏光） 方向で吸収も異なる。

材料・生体への応用

偏光顕微鏡法polarization microscopy 偏光顕微鏡法（polarization microscopy）polarization microscopy（偏光顕微鏡法） で結晶、コラーゲン、アミロイドamyloid アミロイド（amyloid）amyloid（アミロイド） などを識別する。

結晶の光学異方性 anisotropy 異方性（anisotropy） anisotropy（異方性） は偏光 polarized light 偏光（polarized light） polarized light（偏光） 感度をもつ光検出器 light detector 光検出器（light detector） light detector（光検出器） へ応用され、高開口数 numerical aperture 開口数（numerical aperture） numerical aperture（開口数） の光学素子と組み合わせて光の制御に利用される。¹²

まとめ

• 結晶の光学特性は電子構造 electronic structure 電子構造（electronic structure） electronic structure（電子構造） と方向依存性により、吸収、屈折、複屈折birefringence 複屈折（birefringence）birefringence（複屈折） として現れる。
• 透明領域transparent window 透明領域（transparent window）transparent window（透明領域） はバンドギャップ band gap バンドギャップ（band gap） band gap（バンドギャップ） が光子エネルギーより大きい。
• 偏光顕微鏡法polarization microscopy 偏光顕微鏡法（polarization microscopy）polarization microscopy（偏光顕微鏡法） で結晶、コラーゲン、アミロイドamyloid アミロイド（amyloid）amyloid（アミロイド） などを識別する。