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Optique cristalline
La lumière Lumière: flux de photons qui se déplacent à 300 000 km/s.
Lumière blanche: somme des longueurs d’onde entre 400 et 800 nm
La couleur d’une substance est due à l’absorption de certaines longueurs d’onde par la substance.
La lumière naturelle ne présente pas de polarisation
La polarisation
Un polariseur ne laisse passer qu’une seule direction de vibration, la lumière est dite polarisée.
Indice de réfractionDans un milieu la lumière se déplace à une vitesse V, inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide.
L’indice de réfraction, n, caractérise ce milieu.
Dans un milieu isotrope, n est identique dans toutes les directions de propagation.
Dans un milieu anisotrope, la vitesse de propagation de la lumière varie avec la direction: on a un ellipsoïde des indices.
La biréfringenceMais quand on regarde une
lame mince on a une section d’ellipsoïde!
Alors, un seul rayon incident engendre deux rayons réfractés : le rayon ordinaire et le rayon extraordinaire.
Les deux rayons sont déphasés de Δ = N’g – N’p. C’est la biréfringence.
Remarques
0 ≤ = N’g – N’p ≤ Ng – Np
Valeur de biréfringence théorique d’un minéral : Ng – Np
Cristaux isotropes : Ng = Np ! Alors = 0.Ces minéraux sont toujours éteints en LPA
Les étapes du microscope
Source lumineuse
Les étapes du microscope
Polarisation de la lumière
Source lumineuse
Les étapes du microscope
Minéral biréfringent.
Polarisation de la lumière
Source lumineuse
Les étapes du microscope
Deux ondes déphasées qui vibrent perpendiculairement, selon les direction des axes optiques.
Minéral biréfringent.
Polarisation de la lumière
Source lumineuse
Les étapes du microscope
Analyseur
Deux ondes déphasées qui vibrent perpendiculairement, selon les direction des axes optiques.
Minéral biréfringent.
Polarisation de la lumière
Source lumineuse
Les étapes du microscope
Les deux ondes vibrent selon une seule direction mais sont déphasées.
Analyseur
Deux ondes déphasées qui vibrent perpendiculairement, selon les direction des axes optiques.
Minéral biréfringent.
Polarisation de la lumière
Source lumineuse
L’échelle des teintes de Newton
δ = e x Δ Par convention les lames minces font 30 µm d’épaisseur
(teinte de polarisation) (biréfringence)
La teinte de polarisation est indépendante de la couleur propre du minéral : elle est fonctionde l’épaisseur de la lame et de la biréfringence. L’analyseur escamotable redresse dans le plan du Polaroïd les 2 vibrations inverses de la lame mince. Ces 2 vibrations, en condition d’interférence, produisent une lumière dont la longueur d’onde est fonction de l’espèce minérale.
Remarques
Comme 0 ≤ ≤ Ng – Np alors la teinte de Newton des minéraux est variable.
TOUTE section cristalline est éteinte 4 fois par tour de platine, lorsque les axes optiques sont dans la même direction que polariseur et analyseur.
En lumière polarisée non analysée (LPNA)- Forme et clivage des minéraux- Couleur : liée à l’absorption de certaines longueurs d’onde, dont on voit la couleur
complémentaire- Pléochroïsme : anisotropie d’absorption
En lumière polarisée et analysée (LPA)- Teinte de polarisation et biréfringence
Les critères de reconnaissance des minéraux
La forme LPNA
Infos sur l’ordre de cristallisation et potentiellement sur le système cristallin
Le clivage LPNA
Plans parallèles de moindre cohésion du réseau cristallin, de faible densité atomique.Leur nombre (1 ou 2 familles) et leur qualité (parfait, bon, grossier) varient d’1 espèceminérale à l’autre. Attention : selon la section on ne voit pas forcément les plans de clivages!
Le Pléochroïsme LPNA
Selon la direction des axes de l’ellipsoïde des indices, l'absorption des différentes longueurs d'onde de la lumière est différente
La couleur est maximale quand N'g est ∕∕ au plan de vibration du polariseur (en général NS). Elle est minimale si c'est N'p qui est ∕∕ à ce plan.
La réfringence = le relief
LPNA
Le relief dépend de la valeur des indices de réfringence, plus ils sont élevés, plus le relief est fort.
L’altérationLPNA/LPA
Les teintes de polarisation
LPA
L’extinction
Il y a extinction lorsque les axes optiques sont parallèles aux directions des polariseur et analyseur.
Extinction droite Extinction oblique
LPA
Les macles
Orientation différente des réseaux cristallins orientation différente de l'ellipsoïde des indices dans un même grain extinction dans différentes positions et couleurs de réfringence différentes.
LPA
