偏光顕微鏡の消光のしくみがわかりません

質問

偏光顕微鏡で見たとき、１軸性または２軸性結晶の薄片がなぜ０°や90°で消光するのかという理由を私なりに以下のように理解したのですがそれで宜しいでしょうか。
１，下方ニコルを通過した直線偏光が薄片によって通常光と異常光の２　　つの光に分解する。（１軸性）異常光はＣ軸方向に振動し、通常光　　はＣ軸に90°の角度で振動する。
２，上方ニコルを通過するとき、上方ニコルの振動方向の成分だけが通　　過するので４５°の時が最大になるので、もっとも明るくなるが、　　０°や90°では、成分が０になるので消光する。
　　というように理解をしたのですが、成分が０ということは０°、　　　90°では光が２つに分かれないことになり、「光軸の方向に進んだ　　光だけが通常光となる」という性質と反する気がするのですが、こ　　のような理解で良いのでしょうか。よろしくお願い致します。

回答No.2

simsim222

補足に対しての回答です。
下方ニコルが0°-180°方向、上方ニコルが90°-270°方向の振動のみ通過するとすると、
下方ニコルを通過できるのは、0°-180°方向だけです。
C軸が0°-180°方向だとすると、薄片に入ってくる光の振動方向は、0°-180°方向に対して、通常光の振動方向は、90°-270°方向なので、0°-180°成分は0(振幅×cos90°)となり、通常光は全てカットされるのです。
(異常光は100%通過しますが、上方ニコルに100%遮られてしまい、消光します。)
同様に、90°-270°方向にC軸がある場合、薄片に入ってくる光の振動方向は、0°-180°方向に対して、異常光の振動方向は、90°-270°方向なので、0°-180°成分は0(振幅×cos90°)となり、異常光は全てカットされるのです。
(通常光は100%通過しますが、上方ニコルに100%遮られてしまい、消光します。)

ちなみに、45°-225°又は135°-315°で一番明るくなるのは、C軸と下方ニコルの角度をαとすると、
2×sinα×cosαが最大となるαが45°、135°、225°、315°・・・だからです。

回答No.1

paddler

> ４５°の時が最大になるので、もっとも明るくなるが、０°や90°では、
> 成分が０になるので消光する。

もし「45°で最大」になるのなら、消光＝真っ暗＝最小になるのは「0°や
90°」ではなく、「-45°」のときになるはずではありませんか？
（普通の偏光子では90°回すと最大→最小になる。1/2波長板なら、45°
回転で最大→最小になるが。）

まず、0°とか90°とか45°とかいった「角度」ですが、「何の何に対する
角度」か、整理して考えてみませんか？

私の中の常識では、通常の偏光顕微鏡観察では上下の偏光子（照明側
の偏光子と観察側の検光子）の関係は「クロスニコル」の状態にしておく
ように思うのですが違いますか？（間違っていたらごめんなさい）

その状態で、照明側の偏光軸に対して単軸結晶の結晶軸（通常は遅相
軸）を0°または90°に置くと、入射する直線偏光の偏光方向が結晶軸と
平行または直交ですから、当然入射直線偏光は結晶中で２つに分かれる
ことはなく、常光線または異常光線のどちらかとしてのみ進んでいきます。
なので、観察側に直交する検光子が置かれていれば「真っ暗」にしか見え
ない。

こういうことではないのでしょうか？

もし、結晶軸を照明側の偏光子に対して0°や90°でなく傾けて置くと、
入射した直線偏光は結晶中で常光線と異常光線に分かれて進み、結晶
を出た後、検光子で共通の偏光成分が取り出されます。このとき、結晶の
複屈折作用により、常光線と異常光線は結晶中の同じ距離（機械的距離）
を通過していても異なる光路長となっており、位相差（＝リターデーション）
を生じます。この位相差は通常、波長によって異なるので、位相差顕微鏡
では結晶が色付いて見えます。真っ暗には見えません。

もし前提が間違っているとしたら、ご指摘下さい。

補足

ご回答ありがとうございます。自分の理解できていないところがわかりました。ご回答頂いた『入射する直線偏光の偏光方向が結晶軸と
平行または直交ですから、当然入射直線偏光は結晶中で２つに分かれる
ことはなく、常光線または異常光線のどちらかとしてのみ進んでいきます。』の部分でした。そこで、０°では、分かれないのは１軸性結晶の特性としてもなぜ９０°でも分かれないのでしょうか。しかも、０°の場合でも結晶軸がスライドガラスの平面に対して、前後の角度を持っているので結晶軸に平行に入った光とはいえないような気がするのですが。。。