Microscope polarisant

Principes

La lumière naturelle est une combinaison de radiations de longueurs d'ondes comprises entre 40000 nm (bleu) et 75000 nm (rouge). C'est une lumière polychromatique.

Une lame mince est une lame très fine taillée dans une roche. L'épaisseur de la lame est comprise entre 0,02 et 0,03 mm. Si la lame était plus épaisse, certains minéraux demeureraient opaques ne laissant donc pas passer de lumière.

Une source lumineuse, située à la base du microscope, émet de la lumière naturelle.
Cette lumière va traverser un polarisateur. La propriété optique d'un polarisateur est de ne laisser se propager les ondes que dans un plan défini. La lumière est dite alors polarisée. Si l'on n'intercale pas de lame après le polarisateur, la lumière polarisé va alors traverser un objectif de grandissement réglable et :

• soit on n'intercale pas d'analyseur, la lumière passera alors directement dans l'oculaire. On dit qu'on observe en lumière polarisée non analysée (LPNA).

• soit on intercale un analyseur, qui a les mêmes propriétés optiques que le polarisateur sauf que sont plan de polarisation est perpendiculaire à celui du polarisateur. Si bien que (toujours sans intercaler de lame mince) l'on obtient une extinction ; la lumière polarisée n'est pas transmise au-delà de l'analyseur. On observe du noir à l'oculaire. On dit qu'on observe en lumière polarisée analysée (LPA).

Maintenant si l'on intercale une lame mince dans le dispositif associant polarisateur et analyseur, la lame mince dévie les rayons polarisés. Ils sont alors transmis au-delà de l'analyseur et donc perceptible au niveau de l'oculaire.

Propriétés importantes

• lumière polarisée non analysée (LPNA) :

  • la forme des minéraux : si les minéraux ont des formes caractéristiques, on dit qu'ils sont automorphes et s'ils ont des formes quelconques on dit qu'ils sont xénomorphes. On trouve des intermédiaires entre automorphe et xénomorphe.

  • la couleur.

  • le pléochroïsme : c'est la variation de couleur intervenant lorsque l'on fait tourner la platine (un minéral très pléochroïque peut passer d'une couleur jaune ou à une couleur rouge).

  • Les clivages : cassures se développant préférentiellement selon des directions de plans de moindre cohésion de l'édifice cristallin. Les clivages forment généralement des familles de plans.

  • le relief : on dit qu'un minéral a du relief lorsqu'il a des contours plus net que ces voisins (des plans de clivages plus net aussi...). Ces aspects donnent une impression de relief.

  • l'altération

• lumière polarisée analysée (LPA) :

  • les teintes de polarisation : ce sont les couleurs que prennent les minéraux avec l'introduction de l'analyseur.

  • les positions d'extinction : Un minéral, pour certaines position de la lame par rapport à l'axe optique du microscope, devient noir, on dit qu'il s'éteint. On considère trois types d'extinctions :

    • l'extinction droite : lorsque l'on place un repère du sens d'allongement du minéral (un clivage, une face plane) parallèle aux plans du polariseur (matérialisé par les fils du réticule dans l'oculaire), le minéral est éteint.
    • l'extinction sub-droite : le minéral est éteint lorsque ses repères d'allongement sont presque parallèle aux fils du réticule.
    • L'extinction oblique : le minéral s'éteint lorsque ses repères d'allongement sont disposés de façon quelconque par rapports aux plans du polariseur.

  • La présence de macles : une macle est l'association de deux cristaux de même nature. Les cristaux ont des orientations cristallographiques différentes ce qui implique des comportements optiques différents. Une macle se repère par le fait que lorsqu'un minéral s'éteint, l'autre s'éclaire. Il existe des macles simples associant deux minéraux et des macles multiples associant plusieurs minéraux.

Exemples

• Quartz

  • LPNA

    • forme : souvent xénomorphe, mais existe aussi à l'état automorphe.
    • couleur : le quartz est toujours incolore et limpide.
    • pléochroïsme : inexistant.
    • clivages : jamais de clivage.
    • relief : le relief est nul.
    • altération : le quartz est inaltérable.

  • LPA

    • teintes : gris clair voir blanc.
    • extinction : on ne peut pas faire de mesure de l'angle d'extinction lorsque le minéral est xénomorphe.
    • macles : non.

• Plagioclases

• LPNA

  • forme : variable.
  • couleur : incolore souvent altéré.
  • pléochroïsme : inexistant.
  • clivages : fréquent.
  • relief : faible.
  • altération : fréquente.

• LPA

  • teintes : gris clair, jaune.
  • extinction : dépend de la teneur en calcium.
  • macles : multiples et fréquentes.

• Pyroxène (type augite)

• LPNA

  • forme : automorphe ou xénomorphe.
  • couleur : incolore à faiblement coloré dans les beiges.
  • pléochroïsme : inexistant.
  • clivages : deux familles de clivage sont souvent présentes et se coupent perpendiculairement.
  • relief : fort.
  • altération : possible.

• LPA

  • teintes : teintes moyennes (rouge pourpre à violet).
  • extinction : oblique.
  • macles : simples et fréquentes.

• Muscovite (mica blanc)

• LPNA

  • forme : variable.
  • couleur : incolore, limpide.
  • pléochroïsme : inexistant.
  • clivages : clivages nets.
  • relief : moyen.
  • altération : rare, la muscovite est difficilement altérable.

• LPA

  • teintes : teintes vives et pure (bleu, vert, rose...).
  • extinction : droite ou sub-droite.
  • macles : non.

• Calcite

• LPNA

  • forme : variable.
  • couleur : incolore.
  • pléochroïsme : inexistant.
  • clivages : nombreux.
  • relief : fort.
  • altération :

• LPA

  • teintes : blanc grisâtre avec irisation de couleur vives (jaune, bleu...).
  • extinction : non définie.
  • macles : polysynthétiques.

Voir aussi : http://www.ulysse.u-bordeaux.fr/mediatheque/petronline/apprendre.php pour plus d'informations sur le microscope polarisant.