Microscope Polarisant

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Le microscope polarisant est un outil indispensable au géologue, c'est pourquoi nous avons décidé de lui consacrer une page. Celle-ci permet aussi d'accéder à la partie de nos travaux concernant la minéralogie de sédiments houillers.

La Théorie :

Ce que nous avons fait

L'utilisation

Quelques exemples de ce que l'on peut observer

Les atomes d'une source lumineuse ordinaire émettent des impulsions de radiation d'une durée extrêmement courte. Chaque impulsion d'un seul atome est constituée d'un train d'ondes quasi monochromatique (longueur d'onde unique), les propriétés du faisceau lumineux sont identiques dans toutes les directions et la lumière est dite non polarisée. Si les vecteurs champs électriques de chaque onde ont le même angle azimutal (c'est-à-dire lorsque les ondes transversales se trouvent dans le même plan), la lumière est dite polarisée dans un plan ou linéairement.

Un polariseur ne transmet qu'une seule composante de vibration, soit en réfléchissant l'autre composante avec des combinaisons de prismes convenablement taillés, soit en l'absorbant. Le dichroïsme est la propriété d'un matériau qui absorbe préférentiellement l'une des composantes de vibration : le Polaroïd en est un exemple. Le Polaroïd est constitué de nombreux petits cristaux dichroïques enrobés dans du plastique et tous orientés identiquement. Si une lumière incidente n'est pas polarisée, le Polaroïd en absorbe à peu près la moitié. Cela explique l'efficacité des lunettes de soleil en Polaroïd.

Un analyseur convenable peut servir de polariseur, et inversement. Leur principe de fonctionnement est en effet analogue. Si un polariseur et un analyseur sont croisés, l'analyseur est orienté pour laisser passer les ondes qui se trouvent dans un plan perpendiculaire aux ondes transmises par le polariseur. Le système a ainsi pour effet d'arrêter la lumière.

Les substances optiquement actives font tourner le plan de la lumière polarisée linéairement. Un cristal ou une solution de sucre, par exemple, peuvent être optiquement actifs. Une solution de sucre placée entre un polariseur et un analyseur croisés peut laisser passer un peu de lumière. La rotation de l'analyseur, nécessaire pour rétablir l'extinction de la lumière, est fonction de la concentration de la solution. Le polarimètre est fondé sur ce principe.

 

Ce que nous avons fait

Nous avons utilisé un microscope à lumière polarisée afin de déterminer la composition des roches étudiées sur le terrain. Ce microscope était équipé de polariseurs qui ne laissent "vibrer" la lumière que dans un seul sens.

La Théorie

L'utilisation

Quelques exemples de ce que l'on peut observer

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L'utilisation :

- On éclaire pour avoir le maximum de lumière quand le polariseur et l'analyseur sont parallèles (la lumière peut donc passer).

- On règle ensuite à l'obscurité la plus totale en faisant bouger l'analyseur de manière à ce qu'il soit perpendiculaire au polariseur.

- On place la lame mince (3/100 de mm) de la roche à étudier. Le minéral, grâce ) ses propriétés optiques dissocie la lumière qui peut de nouveau passer dans l'analyseur et arrive à notre oeil dans des teintes de polarisations reconnaissables pour chaque minéral.

Quelques exemples de ce que l'on peut observer avec un microscope à lumière polarisée

La Théorie

Ce que nous avons fait

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Ce que nous avons fait

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Photos

Explications

Quartz

Selon l'orientation de la section, diverses nuances de gris, allant du gris blanc au gris très foncé, puis au noir (extinction). Au voisinage de la position d'extinction, la section semble parcourue par le passage d'une ombre.

Orthose

Diverses nuances de gris allant du gris blanc (éclairement maximal) au noir (zones "éteintes"). Une même section peut présenter une juxtaposition de deux plages de teintes différentes séparées par un plan .

Plagioclases

Teinte gris blanc à gris foncé, devenant noire (zones éteintes). La même section de minéral montre une alternance de bandes parallèles noires (toutes éteintes) et gris clair (éclairées).

Micas noir (biotite)

Teintes vives : rouge, vert bleu, orange (atténuées par la couleur brune)

 

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