Polychroïsme

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Le polychroïsme (à ne pas confondre avec le pléochroïsme) est la propriété d'un cristal ou d'un minéral translucide anisotrope, éclairé en lumière non polarisée, d'apparaître diversement coloré selon l'angle sous lequel on l'observe par transparence.

Le pléochroïsme est la propriété d'un cristal ou d'un minéral translucide anisotrope, éclairé en lumière polarisée, de se colorer diversement selon l'angle sous lequel on l'observe par transparence.

Un minéral polychroïque est obligatoirement pléochroïque mais l'inverse n'est pas vrai. Parmi les bons exemples de minéraux très polychroïques on trouve: la cordiérite (autrefois appelée "dichroïte") ainsi que la zoïsite et la titanite.

Sommaire

1 Loi d'absorption
2 Polychroïsme, dichroïsme, trichroïsme et pléochroïsme
3 Pléochroïsme de mineraux
4 Notes
5 Voir aussi ...

[modifier] Loi d'absorption

Lorsqu'un faisceau parallèle de lumière d'intensité I_o traverse un matériau d'épaisseur constante x, l'intensité I à la sortie est donnée par

I = I_o exp(–μx),

où μ est le coefficient d'absorption qui caractérise l'affaiblissement du rayonnement. Pour un corps optiquement isotrope, le coefficient μ varie avec la longueur d'onde du rayonnement incident.

Certains corps sont pratiquement opaques (μ ≫ 1), c'est-à-dire la lumière visible qu'ils transmettent possède une intensité imperceptible même pour les échantillons les plus minces. Si l'absorption varie avec la longueur d'onde au point que le matériau devient opaque pour une région étroite du spectre visible, le matériau apparaît par transparence coloré de la lumière complémentaire de celle qui a été absorbée. Il convient de remarquer qu'en soi, ce phénomène d'absorption sélective avec coloration dans la couleur complémentaire ne constitue pas encore le phénomène de polychroïsme ; tout au plus pourrait-on parler de « monochroïsme » ou simplement de « chroïsme ». Pour que le phénomène polychroïque ait lieu, il faut que l'échantillon de matériau soit optiquement anisotrope de manière forte.

[modifier] Polychroïsme, dichroïsme, trichroïsme et pléochroïsme

Dans un cristal optiquement anisotrope^[1], le coefficient d'absorption varie généralement aussi avec la direction du rayon lumineux transmis. S'il en est ainsi, le cristal éclairé en lumière polarisée apparaît diversement coloré ou, tout au moins, diversement lumineux suivant la direction du rayon lumineux incident. On dit alors que le cristal est pléochroïque .

Si l'on examine une lame cristalline à faces parallèles au moyen d'un faisceau de lumière non polarisée perpendiculaire aux faces, cette lame présentera deux colorations différentes suivant les axes de l'ellipse de section dans l'ellipsoïde des indices de réfraction. On dit alors que la lame est polychroïque. Si le phénomène fait apparaître 2 couleurs alors on parle de cristal dichroïque (le minéral cordiérite par exemple). Si le phénomène fait apparaître 3 couleurs alors on parle de cristal trichroïque (la variété d'épidote appelée "tanzanite" par exemple).

Le pléochroïsme est un phénomène aussi général que la biréfringence, mais comme celle-ci il ne peut se manifester que dans les matériaux anisotropes, possédant deux (matériaux uniaxes) ou trois (matériaux biaxes) indices de réfraction différents. Ces indices de réfraction dépendent de la symétrie cristalline du matériau. Ainsi, lorsqu'un matériau anisotrope placé sous un microscope est illuminé par une lumière polarisée non analysée, il absorbe certaines longueurs d'onde de manière sélective, en fonction de son orientation par rapport à la polarisation de la lumière : la couleur du matériau change lorsqu'on le fait tourner. Les cristaux cubiques, qui sont optiquement isotropes, ne présentent pas de polychroïsme.

Le pléochroïsme est un phénomène très utilisé pour identifier certains minéraux.

[modifier] Pléochroïsme de mineraux

Cordiérite Mg2[Al4Mg2Si5O18] orthorhombique, fortement dichroïque

Cordiérite Mg₂[Al₄Mg₂Si₅O₁₈] orthorhombique, fortement dichroïque

[modifier] Bleu

Aigue-marine (moyen) : incolore-bleu clair/bleu pâle-bleu foncé
Alexandrite (fort) : rouge-pourpre/orange/vert foncé
Apatite (fort) : bleu-jaune/bleu-incolore
Bénitoïte (fort) : incolore/bleu foncé
Cordiérite = dichroïte (très fort) Mg₂[Al₄Mg₂Si₅O₁₈] orthorhombique : bleu brunâtre/jaunâtre/brun verdâtre/gris-bleu/bleu à violet
Iolite (fort) : incolore/jaune/bleu/bleu foncé-violet
Saphir (fort) : violet-bleu foncé/vert-bleu pâle
Topaze (très faible) : incolore/bleu pâle/rose
Tourmaline (fort) : bleu foncé/bleu pâle
Zoïsite (fort) : bleu/rouge violet/vert jaune
Zircon (fort) : bleu/incolore/gris