Cristallographie optique

Transcription

1 Cristallographie optique

2 1-Rappels sur la lumière La lumière est un phénomène ondulatoire. Elle est constituée de photons animés de mouvements oscillatoires périodiques perpendiculaires à leur direction de propagation qui est celle du rayon lumineux. Son intensité est proportionnelle à A 2. Lumière blanche (ou naturelle): superposition d une infinité de lumières monochromatiques présentant chacune une couleur différente

3 Représentation sinusoïdale :

4 Polarisation de la lumière La vibration a lieu à chaque instant dans toutes les directions, perpendiculairement à l axe de propagation du rayon lumineux Direction de la vibration bien définie

5 2 - Les corps isotropes Dans ces corps la lumière se propage à la même vitesse dans toutes les directions La surface d onde est une sphère L indice du milieu : n=c/v (c= m/s), v = vitesse de propagation de la lumière dans le milieu

6 2 - Les corps isotropes Ce sont des composés monoréfringents n 1 n 2 i 1 i 2 n 1 sin i 1 = n 2 sin i 2 (loi de Descartes) i 1 substances amorphes, système cubique

7 3 - Les corps anisotropes Dans ces corps la vitesse de la lumière varie selon la direction de propagation La surface d onde est un ellipsoïde défini par 3 élongations principales (v g, v p, v m ) Ellipsoïde des indices (ng, np, nm) Tous les systèmes sauf cubique

8 3 - Les corps anisotropes Ce sont des composés biréfringents 2 rayons réfractés polarisés à angle droit Tous les systèmes sauf cubique

9 4 - Relations entre la symétrie des cristaux et l ellipsoïde des indices - Les indices principaux des ellipsoïdes correspondent obligatoirement à des axes de symétrie s il y en a - Si le cristal possède un axe de symétrie d ordre 3, 4, 6: perpendiculairement à la direction de cet axe : au moins 3 indices égaux Ellispoïde de révolution (ng, np) dont l axe est une direction de monoréfringence : axe optique uniaxe

10 4 - Relations entre la symétrie des cirstaux et l ellipsoïde des indices - Si le cristal ne possède pas d axe de symétrie d ordre >2, l ellipsoïde est quelconque (ng, nm, np) 2 sections cycliques d indice nm, symétriques donc 2 axes optiques biaxe

11 4 - Relations entre la symétrie des cirstaux et l ellipsoïde des indices Biaxe positif et biaxe négatif

12 5 - Remarques: section de l ellipsoïde recoupée par la lame

13 Description du microscope polarisant

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15 Vérifications d usage - Extinction du microscope quand polariseur et analyseur en place - Réglage de ou des occulaire(s) - Centrage des objectifs ou de la platine (mettre l objet au centre, tourner de 180, ramener l objet à michemin du point central)

16 Etude en lumière polarisée non analysée (naturelle)

17 1- La réfringence: Relief. Fonction de l indice de réfraction, de la densité réticulaire. Méthode du liseré de Becke: Réflexion totale du côté du minéral le plus réfringent Observer au plus fort grandissement, mise au point précise Mettre le condenseur en place L éloigner de la lame mince, jouer avec le diaphragme Destruction de la mise au point Refaire la manip après rotation de 90 Quand la distance entre la lame et l objectif augmente, le liseré se déplace vers le minéral le plus réfringent

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19 2- Forme et géométrie: - Sections automorphes, subautomorphes, xénomorphes - Cassures, inclusions (solides, liquides - Taille

20 3- Les clivages : - Parfait ou imparfait - Si plusieurs directions mesurer l angle entre ces directions - Prendre la valeur la plus grande mesurée

21 4- Couleur et pléochroisme: - Minéral incolore, coloré ou opaque (fonction de l absorption de la lumière) - Teinte variable ou non

22 5- Altérations diverses : - Altération partielle ou totale (pseudomorphose) : remplacement d un minéral par des minéraux tardifs - feldspaths : kaolinite, épidote, micas - Biotite : chlorite - Pyroxènes : épidote, chlorite - Olivine : serpentine Peut être plus intense à la périphérie, le long des clivages ou cassures

23 Etude en lumière polarisée analysée (polarisée) Cristaux anisotropes

24 Lumière monochromatique

25 Lumière polychromatique - Rôle de la biréfringence et de l épaisseur de la lame : Les radiations pour lesquelles e(n g n p) = k seront supprimées, on observera la couleur complémentaire - Rôle de α Pendant la rotation, les diverses radiations conservées voient leur intensité varier (même couleur jusqu à extinction)

26 Lumière polychromatique - Echelle des teintes de Newton En fonction de (e(n g n p) ), on peut établir une échelle des teintes - Détermination de la biréfringence (utilisation d un quartz compensateur)

27 Cristaux uniaxes + orthorhombiques - Mesure de l angle d extinction, du signe d allongement (utilisation de lames auxilliaires)

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