Polariscope pliant
S’il y a bien un instrument sous évalué sur le terrain, c’est bien de polariscope. C’est un instrument facile à transporter et robuste. La plupart du temps, après un examen à la loupe, le premier réflexe est de sortir le réfractomètre. Le polariscope permet pourtant de distinguer les pierres isotropes des pierres anisotropes, les gemmes uniaxes des gemmes biaxes, mais aussi de mettre en avant des réactions particulières que l’on trouve par exemple dans les verres, les spinelles synthétiques et les pierres polycristallines.
Pour comprendre comment fonctionne un polariscope, il faut comprendre de quoi est composé la lumière. La lumière est composé d’un ensemble de longueurs d’ondes (couleurs) différentes qui vibrent dans des directions différentes. Cet ensemble constitue un faisceau lumineux. On peut observer la décomposition de ce faisceau par un prisme.
Dispersion de la lumière au travers d'un prisme. Source Wikipedia
Lorsque l’on parle de vibration dans une direction, cela fait référence à la forme de vague que prend l’onde lumineuse. Imaginons maintenant que nous placions derrière un filtre constitué d’une multitude de rayures droites microscopiques. C’est le filtre polarisant. Ce filtre arrêterait les ondes qui ne sont pas dans la même direction que que les rayures. Voici un exemple de polarisation :
Principe de polarisation. Source Wikipedia
On constate que les ondes vibrent dans toutes les directions (le cercle) et ressortent du filtre en vibrant dans une seule direction (ici horizontale). Si l’on ajoutait un autre filtre en sortie du premier, mais avec les rayures perpendiculaires à celles du premier, on bloquerait tout le faisceau lumineux. C’est exactement ce qui se passe avec un polariscope, qui est composé de deux filtres polarisants croisés à 90°! Lorsque l’on observe une source lumineuse au travers d’un polariscope, on ne voit rien. Il faut faire attention à bien croiser les filtres à 90° si les filtres sont mobiles. On appelle cette position la position d’extinction. A noter qu’il faut toujours observer une gemme sous plusieurs angles possibles afin de ne pas tirer de conclusion fausse si la pierre est dans son axe optique.
Un pierre placée entre les deux filtres peut soit dévier la lumière polarisée du premier filtre, soit ne pas la dévier. Dans le second cas, la pierre paraitra très sombre et on aura beau la faire tourner sur elle même en variant les positions, elle restera sombre. Cette pierre est dite isotrope, et elle est caractéristique d’une gemme du système cubique. A contrario, une pierre, en général opalescente et non transparente, qui reste allumée sur une rotation à 360° dans toutes les positions sera certainement microscristalline. C’est dû au fait qu’elle est constituée d’une multitude de petits cristaux qui ont poussé dans les directions différentes et il y a donc toujours des cristaux orientés dans une direction laissant passer la lumière. Les jades ont typiquement cette réaction.
La première indication que peut donner un polariscope est donc de distinguer les pierres isotropes des pierres anisotropes et des pierres microcristallines. Les pierres isotropes sont du système cubique (cf la partie cristallographie du site) tandis que les pierres anisotropes font partie des 6 autres systèmes cristallins.
Il reste encore un usage au polariscope : distinguer les gemmes uniaxes des gemmes biaxes. Pour cela, nous utilisons un instrument additionnel qui s’appelle le conoscope. Il s’agit d’une bille de verre soudée au bout d’une tige. Il permet de matérialiser les axes optiques qui présentent une figure spécifique. Il est souvent difficile de trouver ces figures, mais lorsqu’on y parvient, on est à même de réduire les possibilités du système cristallin. Les pierres uniaxes sont des systèmes hexagonal, rhomboédrique et quadratique. Les pierres biaxes appartiennent obligatoirement aux systèmes orthorhombique, monoclinique ou triclinique. Le fait de trouver une figure en croix indique une gemme uniaxe. Si l’on voit cette figure, alors une gemme que l’on tenait pour une tanzanite (orthorhombique) ne peut finalement pas en être une. Une figure particulière est l’oeil de boeuf qui est diagnostic des quartz, c’est une croix dont les branches se rejoignent sur un cercle central vert ou mauve. Enfin, une figure en forme de moustache indique une gemme biaxe.
Les très grands avantages du polariscope couplé au conoscope sont qu’il n’a pas de limite d’indice de réfraction comme le réfractomètre et qu’il sert également sur des cristaux bruts. Les figures d’interférences sont souvent assez dures à trouver dans les gemmes fortement colorées.
Polariscope et conoscope : effet bull eye observé dans un quartz
Autre figure bull eye diagnostique d'un quartz
Figure en croix d'une gemme uniaxe. Ici un leucosaphir
Figure en moustache diagnostique d’une gemme biaxe. Ici une iolite.
Gemme constamment éclairée diagnostique d'une gemme microcristalline. Ici un jade
Logigramme des observations au polariscope et au conoscope
Interprétation du résultat des observations au polariscope et au conoscope