Aaltolevy (optiikka)

Aaltolevy on optinen laite, joka muuttaa sen läpi kulkevan valon polarisaatiotilaa. Kaksi tavallista aaltolevyn tyyppiä ovat puoliaaltolevy ( λ/2 -levy), joka kääntää lineaarisesti pola­roitu­neen valon polarisaatio­suunnan, ja neljännesaaltolevy (λ/4-levy), joka muuttaa lineaarisesti polaroituneen valon ympyrä­polaroitu­neeksi ja päin­vastoin. Neljännes­aalto­levyllä voidaan yhtä hyvin tuottaa myös elliptisesti polaroitunutta valoa.
Aaltolevyt tehdään kahtais­taittavista aineista, esimerkiksi kvartsista tai kiilteestä. Tällaisten aineiden taitekerroin on eri suuri eri suunnissa aineen läpi kulkeville valon­säteille. Se, toimiiko aaltolevy esimerkiksi puoli- tai neljännes­aalto­levynä, riippuu kiteen paksuudesta, valon aallon­pituudesta ja eri suuntiin kulkevia valon­säteitä vastaavien taite­kerrointen erotuksesta. Valitsemalla näiden tekijöiden suhteet sopivalla tavalla on mahdollista saada aikaan valon kahden polarisaatio­komponentin välille kontrolloitu vaihesiirto, joka muuttaa sen polarisaatiota.
Aaltolevyjä, varsinkin väri­herkkää täysi­aalto­levyä sekä neljännes­aalto­levyä, käytetään yleisesti muun muassa optisessa minera­logiassa. Kun petro­grafisen mikro­skoopin polarisaattorien väliin lisätään aalto­levy, on helpompi määrittää, mitä mineraaleja ohut levymäinen näyte tutkittavaa kiveä sisältää, erityisesti koska tämä tekee mahdolliseksi päätellä näkyvien kiteiden optisten akselien suunnat. Tämä tekee useissa tapauksissa mahdolliseksi erottaa toisistaan eri mineraaleja, jotka muutoin vaikuttavat hyvin toistensa kaltaisilta.

Täysiaalto- eli väriherkkä levy

Täysiaaltolevy saa kahden polarisaatiosuunnan välille tietyllä valon aallonpituudella aikaantasan yhden aallonpituuden suuruisen vaihe-eron. Optisessa mineralogiassa käytetään usein vihreälle valolle (aallonpituus = 540 nm) konstruoitua aaltolevyä. Levyn läpi kulkeva lineaarisesti polaroitunut valo muuttuu elliptisesti polaroituneeksi paitsi 540 nm:n aallonpituudella, jolla se pysyy lineaarisesti polaroituneena.  Jos valo kulkee lisäksi lineaarisen polarisaattorin läpi, jonka polarisaatiotaso on asetettu kohtisuoraksi alkuperäisen valon polarisaatiotasoon nähden, tämä vihreän valon aallonpituus suodattuu laitteiston läpi kulkeneesta valosta kokonaan pois, mutta muut värit jäävät osittain jljelle. Tämä merkitsee, että näissä olosuhteissa levy näyttää voimakkaasti punaviolettiselta, mitä toisinaan sanotaan "sensitiiviseksi väriksi" (engl. sensitive tint).  Tämän vuoksi tällaista levyä sanotaan myös "väriherkäksi levyksi". Sellaisia levyjä käytetään yleisesti mineralogiassa eri mineraalien ja kivilajien tunnistamiseksi.

Aaltolevyjen käyttö mineralogiassa ja optisessa petrologiassa

Väriherkkää kokoaaltolevyä ja neljännesaaltolevyä käytetään laajalti optisessa mineralogiassa. Kun petrografiseen mikroskooppiin lisätään tällainen levy polarisaattorin ja analysaattorin väliin, saadaan eri kivilajeista valmistetuissa ohuissa levymäisissä näytteissä esiintyvät mineraalit helpommin tunnistetuiksi, varsinkin kun täten voidaan päätellä kiteen optisten akselien muoto ja suuntaus.
Käytännössä levy lisätään toisiinsa nähden kohtisuorasti asetetun polarisaattorin ja analysaattorin väliin 45 asteen kulmaan. Tämä mahdollistaa kaksi menetelmää, joilla mikroskooppiin asetettua mineraalia voidaan tutkia tarkemmin. Yksinkertaisempi tapa on käyttää tavanomaista polarisoitumatonta valoa, jolloin levyn avulla voidaan määrittää optisten indikaattorien suunta suhteessa kiteen pituussuuntaan – siis onko mineraalin nopea vai hidas akseli sen kiteen pisimmän ulottuvuuden suuntainen – sen perusteella, lisääntyvätkö vai vähenevätkö interferenssivärit, kun levy on lisätty.  HIeman monimutkaisempi tapa on lisätä väriherkkä levy interferenssikuvioiden yhteyteen niin, että mineraalin optinen kulma voidaan  mitata. Optinen kulma, jolle usein käytetään merkintä "2V", voi paljastaa mineraalin tyypin, ja joissakin tapauksissa sen avulla voidaan saada myös tietoa saman mineraalityypin kemiallisen koostumuksen vaihteluista.