Encore un instrument emblématique du gemmologue : le réfractomètre.
Suivant les écoles, il apparait plus ou moins tôt dans le processus d'analyse gemmologique, mais on y fait systématiquement appel. Il sert à mesurer l'indice de réfraction d'une gemme, ainsi que la double réfraction le cas échéant. Cet indice est variable suivant un certain nombre de facteurs, qu'ils serait fastidieux d'étudier ici. Ce qu'il est important de savoir, c'est que cet indice est souvent diagnostique d'une espèce minérale et qu'il permet de la distinguer d'une espèce proche visuellement.
Comment fonctionne le réfractomètre?
Le réfractomètre est composé de 5 parties :
- la table
- l'œilleton
- la fenêtre (pour l'éclairage) munie ou non d'un filtre monochromatique sodium 589nm
- une échelle de mesure
- un filtre polarisant
Cet appareil utilise deux propriétés optiques que vous pouvez observer tous les jours : la réflexion et la réfraction. Imaginez vous au bord d'un lac ou d'une rivière calme. Si vous regardez au loin, vous verrez le ciel se refléter sur la surface de l'eau, sans pouvoir voir ce qu'il y a sous l'eau. C'est la réflexion totale (la lumière du ciel "rebondit" sur la surface).
Ensuite regardez la surface de l'eau proche de vous et vous pourrez voir dans l'eau, sans voir le ciel. C'est la réfraction (la lumière passe du fond à la surface et jusqu'à votre oeil)
Maintenant éloignez votre regard lentement. Vous verrez une zone à partir de laquelle vous ne verrez plus dans l'eau, mais vous verrez le ciel se refléter sur la surface. Cette démarcation est assez nette. A cet endroit, vous passez ce qu'on appelle l'angle limite (l'angle sous lequel vous regardez la surface). L'angle limite dépend des deux milieux en présence, ici l'eau et l'air. On a exactement le même phénomène quand on plonge la tête sous l'eau dans une piscine et que l'on regarde la surface.
Le réfractomètre utilise cette propriété, sauf que les deux milieux sont la gemme et la table du réfractomètre en verre spécial. Pour éviter d'avoir à calculer l'indice suivant l'angle, les réfractomètres sont munis d'une échelle de lecture. La démarcation se fait entre la zone claire et la zone foncée que l'on peut apercevoir en regardant via l'œilleton. Ici l'indice de réfraction (IR) est aux alentours de 1,440.
Comment utiliser un réfractomètre?
Tout d'abord, on nettoie correctement la gemme à analyser. Ensuite on applique une mini goutte de liquide de contact sur le coin de la table du réfractomètre (la petit lucarne rectangulaire de la photo de gauche ci-dessous). On place la pierre sur le côté de la table et on la pousse doucement (sans appuyer!!!) sur la table. Le liquide de contact viendra se mettre entre la gemme et la table par capillarité. La position finale de la gemme est celle de la photo de droite ci-dessous.
On vient ensuite fermer le capot du réfractomètre, on allume la lampe (sur ce modèle l'éclairage est intégré, il suffit d'appuyer sur le bouton). On vient ensuite regarder dans l'œilleton la valeur de l'IR (ici 1,76). On place le filtre polarisant sur l'œilleton et on le fait tourner pour vérifier si l'IR change ou non. Dans tous les cas, on note les valeurs obtenues.
Pour vérifier correctement un IR, on fait tourner la pierre d'1/8 de tour, puis on remesure l'IR. On procède ainsi jusqu'à avoir fait un tour complet. Il est aussi important de varier la surface de la gemme en contact avec la table du réfractomètre, en la tournant également. Pour être clair, on prend des mesures d'IR sur la table de la gemme et sur plusieurs facettes de la culasse. L'IR ainsi mesuré donne de précieuses indications : est-il fixe ou variable? Quelle(s) valeur(s) mesurée(s)?
A chaque mesure, on utilise le filtre polarisant et on note la ou les valeurs.
Si cette valeur ne change jamais, quelle que soit la position de la pierre et la rotation du filtre polarisant, alors nous avons en main une gemme isotrope, du système cubique. on peut donc supprimer les gemmes des autres systèmes cristallins. On sépare de cette façon les spinelles des corindons (rubis ou saphirs) par exemple.
Si on mesure deux indices différents grâce au filtre polarisant, alors la gemme est anisotrope. Si un seul des deux IR relevés bouge, on a une gemme uniaxe. Si les deux IR bougent, on a une pierre biaxe. Attention quand même au fait que parfois un IR bouge très faiblement laissant croire qu'une pierre biaxe est une pierre uniaxe. La maitre mot ici est "pratiquez!". Achetez une pierre biaxe chez un négociant de confiance et exercez vous (achetez par exemple une iolite ou un feldspath, qui sont très abordables).
On mesure aussi le signe de la pierre. Pour expliquer simplement, lorsque l'on mesure deux IR sur une pierre, si l'IR qui varie (ou varie le plus) est l'IR le plus bas, alors le signe est négatif. Si c'est l'IR le plus élevé qui varie (ou varie le plus), le signe est positif.
Vous trouverez ci-dessous un tableau visuel récapitulatif :
Dans la pratique, on utilise systématiquement le filtre polarisant livré avec le réfractomètre. Il permet de ne laisser passer qu'un seul indice, qui apparaitra tout seul, comme sur une gemme isotrope. A noter qu'il faudra absolument tourner la pierre d'1/8 de tour et mesurer à chaque fois. On tournera ensuite le filtre polarisant à 90° pour faire apparaitre l'autre IR. On procèdera de la même manière qu'avec le premier IR, 1/8 de tour par 1/8 de tour.