©William Ash

大理石の結晶のようなものは、二つの屈折率をもっているために、光が物質を通過するスピードが振動の角度によってちがう。これを複屈折という。

もし偏光がこの大理石のような物質を通過したら、ちょっと変わったことがおこる。物質によって、光が二つの垂直振動光線に分けられる。光線が二つの方向をもつことになり、物質を透過するときに２種類のスピードで通過する。もし出て行く光が２番目の偏光を通過したら、ふたつの光線が結合して、光線のスピードの違いから、色や明るさに変化が生まれる。左は、うすい大理石の単純な暗視野像だが、右はこうして生まれた同じ大理石の偏光画像だ。

©Willaim Ash

人間がどのように光を経験するかといえば、簡単なことで、「光を対象に当てて、見えたものを見る」ということになる。光を当てる場所を変えても、影になる場所が変わるだけで、見ているものの固有の姿は変わらないと思う。

でも顕微鏡を使うと、ちょっとちがう。顕微鏡のすばらしいところは、微小なものまで見えて、よく制御された光の照明によって、光の複雑な性質を見せてくれることだ。

ここにトルマリンクリスタル（tourmaline crystal）を顕微鏡でみた画像を載せてみた。三種類の光に当てることによって、トルマリンクリスタルがちがって見える。

まず上の画像は、明視野照明法といわれるテクニックで撮った。一般に顕微鏡でよく撮られる拡大画像だ。これだとサンプルに当たっている光が、サンプルそのものによっては変化しなければ、光の白色の領域まで見える。でもサンプルによって光が散乱したり、吸収されたり、位相がシフトしたりして、光が変わってしまい密度が荒くなり、結局、見えるイメージも変わってしまう。

では、光を横から当てたら、このトルマリンクリスタルはどのように見えるだろうか‥

©William Ash

これは、暗視野照明法といわれ、横から照射するテクニックを使った画像。このテクニックを使うと、サンプルによって光が変質されない部分は、暗い部分を作る。

このクリスタルは、望遠鏡で見なければ、炭のようにただ黒い。それなのに、上のふたつの望遠鏡による画像だと黒く見えない。顕微鏡とちがって、人間の通常のビジョンだと、光がしっかりと制御されていないので、こうした光の特性を見ることはない。

最後は偏光を使った画像。光にはま偏光とよばれる特性があり、音波のように振動するだけでなく、波形が上下、左右に動いて、分布が一様でない。直接偏光は、光が特定の方向に振動する。第二の偏光を、第一の偏光に対して90度傾けると、第二の偏光が最初の偏光をブロックしてしまうが、サンプルは偏光の影響をうけることになる。

©William Ash

この画像は同じ水晶のもので、二つの偏光の間に置かれたもの。クリスタルとクリスタルの損傷部分（玉虫色の部分）によって偏光が変わり、第二の偏光を光が通過してこういう画像となった。画像の密度が高くなっただけでなく、色まで変わった。

上の画像のちがいは、ただ光を変えたことによって生まれたにすぎない。Photoshopなど、使っていない。光は、本当に驚くべきもので、奥深い。