1. 등방성, 이방성
결정은 원자나 원자단이 일정한 배열을 하고 있으므로 일반적으로 결정 내의 방향에 의해 물리적 성질이 다릅니다. 이 성질을 이방성이라 합니다. 비정질 광물과 등축정계 광물에서는 보통 이 성질이 없어 등방성이라 합니다.
2. 광학적 성질
이방성이 가장 현저하게 나타나는 것은 광물의 광학적 성질입니다. 광석광물 이외의 많은 광물은 얇은 조각으로 되면 투명해지므로 그 광학적 이방성을 이용하여 편광 현미경에 의해 미세한 광물이 감정되고 있습니다. 햇빛이나 전등빛은 진행 방향으로 직각인 면 내에서 모든 방향에 진동하는 광선으로 되어 있습니다. 이와 같은 빛이 결정을 제외하고 두 종류의 편광으로 나뉩니다. 편광이란 진동면이 진행 방향을 포함하는 일정한 면내에 한정되는 빛을 말합니다. 결정 속을 지나는 두 종류의 편광은 어느 일정한 진행 방향에 대해서 보면 진동면이 서로 직각이고 굴절률이 다릅니다. 이 두 종류의 편광에 관하여 결정 속의 모든 방향에서 벡터로 나타내면 두 개의 굴절률 곡면이 얻어집니다. 정방정계, 육방정계, 삼방정계의 결정에서는 굴절률 곡면의 하나는 구이며, 이 편광을 통상광이라 하고, 다른 하나는 회전 타원체로써 이 편광을 이상광이라 합니다. 이 두 개의 굴절률 곡면은 c 축 방향으로 접합니다. 즉, c 축 방향으로 진행한 빛은 두 개의 편광으로 나눠지지 않는 이 방향을 광축이라 합니다. 사방정계, 단사정계, 삼사정계의 결정에서는 굴절률 곡면은 복잡한 형태를 하고 있으며, 어느 방향의 편광도 이상광이고 광축은 두 방향에 있어 전자를 광학적 1 축성 결정, 후자는 광학적 2 축성 결정이라 합니다. 편광 현미경에서 가장 중요한 특징은 재물대가 회전한다는 점, 재물대 바로 밑에 편광판이 있어 광물은 항상 일정한 편광으로 관찰하게 되어 있는 점, 또한 대물렌즈와 접안렌즈 중간에 상부 편광판이 있는 점입니다. 상부 편광판을 넣지 않고 광물의 얇은 조각을 관찰할 경우, 그 진행 방향에 대한 광물의 방향이나 편광 진동 방향에 따라 빛의 흡수율과 흡수되는 빛의 파장이 다릅니다. 이 때문에 색깔이 있는 광물에서는 재물대를 회전하는 데에 따라 색상과 농도가 변화하는 성질을 다색성이라 합니다. 상부 편광판을 삽입할 경우, 광물의 얇은 조각이 없을 때에는 하부 편광판과 상부 편광판과는 편광의 진동 방향이 직각이므로 시야는 암흑입니다. 두 편광판 사이에 광물의 얇은 조각이 있으면 대개 색깔끼리 있어 보입니다. 이를 간섭색이라 합니다. 간섭색이 보이는 이유는 하부 편광판에서 만들어진 편광이 광물의 얇은 조각에 들어가면 서로 직각 방향으로 진동하는 두 개의 편광으로 분해됩니다. 그 때문에 광물에 진입, 분해했을 때 광파의 위상은 같지만 광물에서 나올 때의 위상은 대개 달라집니다. 이 경우 위상차는 빛의 파장에 따라 다르므로 시야에는 간섭이 일어납니다. 광물의 얇은 조각을 지나는 두 개의 편광 진동 방향이 상부 편광판과 하부 편광판의 진동 방향으로 일치할 경우의 시야는 암흑이 됩니다. 즉, 얇은 조각을 360도 회전하면 4회 어두워집니다. 이와 같이 어둡게 보이는 위치를 소광 위라고 합니다. 소광 위와 45도 각도를 이루는 방향에서 간섭색은 가장 밝습니다.
3. 광물의 감정
비교적 대형 광물의 경우에는 비중, 색, 광택, 조흔색, 형태 등의 특징을 조사하거나 경도와 갈라지는 모양을 보고 감정합니다. 10 종의 광물을 기준으로 하여 광물의 경도를 나타내는 것을 모스 굳기계 라고 합니다. 일정한 방향과 평행으로 쪼개지기 쉬운 성질을 쪼개짐이라 합니다. 그 외의 불규칙하게 쪼개진 면을 깨짐이라 합니다. 방해석은 일그러진 상자 모양으로 쪼개짐을 보이며, 휘석과 각섬석을 기둥 모양의 쪼개짐이 현저하며, 운모는 얇게 벗겨지는 쪼개짐을 보입니다. 광물의 색에는 광물이 본래 갖고 있는 색과 본래의 색과 다른 색이 있습니다. 타색은 광물을 구성하는 원소량의 차이와 불순물이 들어 있는 상태 등이 원인이 됩니다. 광택은 결정의 굴절률, 투명도, 반사율 등에 의해 결정되는 성질이며, 자연금과 황칠광의 금속광택, 황의 지방 광택, 석영의 유리 광택 등이 있습니다. 광물을 가루로 했을 때의 색을 조흔색이라 하며, 조흔색은 보통 유약을 바르지 않은 초벌구이 도기판에 광물을 문질러서 조사합니다.