Polychroïsme - Définition

Introduction

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.

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.

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 ; on trouve ici une forme totalement similaire à la loi de Beer-Lambert définie pour les solutions à différentes concentrations de soluté.

Pour un corps optiquement isotrope, le coefficient μ varie en général avec la longueur d'onde du rayonnement incident ; par définition de l'isotropie, il ne varie pas en fonction des directions de propagation et de polarisation de la lumière.

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.

Polychroïsme des minéraux

Cordiérite Mg₂[Al₄Mg₂Si₅O₁₈] orthorhombique, fortement dichroïque

Cordiérite Mg₂[Al₄Mg₂Si₅O₁₈] orthorhombique, fortement dichroïque

Tourmaline Tourmaline polychroisme, fortement dichroïque

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

Vert

• Alexandrite (fort) : rouge foncé/orange/vert
• Andalousite (fort) : brun vert/rouge foncé
• Émeraude (fort) : vert/bleu vert
• Péridot (faible) : jaune vert/vert/incolore
• Saphir (fort) : vert/jaune vert
• Sphène (moyen) : brun vert/bleu vert
• Tourmaline (fort) : bleu vert/brun vert/jaune vert
• Zircon (faible) : brun vert/vert

Jaune

• Citrine (très faible) : jaune pâle/ jaune très pâle
• Chrysobéryl (très faible) : rouge-jaune/jaune-vert/vert
• Danburite (faible) : jaune très pâle/jaune pâle
• Orthose (faible) : jaune pâle/jaune très pâle
• Phénacite (moyen) : incolore/jaune orange
• Saphir (faible) : jaune/ jaune pâle
• Spodumène (moyen) : jaune pâle/jaune très pâle
• Topaze (moyen) : jaune brun/jaune/jaune orange
• Tourmaline (moyen) : jaune pâle/jaune foncé
• Zircon (faible) : jaune brun/jaune

Rouge et rose

• Alexandrite (fort) : rouge foncé/orange/vert
• Andalousite (fort) : rouge foncé/rouge brun
• Morganite (moyen) : rouge pâle/rouge violet
• Rubis (fort) : rouge violet/orange rouge
• Tourmaline (fort) : rouge foncé/rouge pâle
• Zircon (moyen) : rouge pourpre/rouge brun

Pourpre et Violet

• Améthyste (très faible) : pourpre / rouge pourpre
• Andalousite (fort) : vert brun/rouge foncé/pourpre
• Béryl (moyen) : violet/incolore
• Corindon (fort) : violet / orange
• Spodumène (Kunzite) (fort) : violet/pourpre/incolore/rose
• Tourmaline (fort) : pourpre-pâle / pourpre

Brun et Orange

• Quartz (faible) : brun/brun rougeâtre
• Saphir (fort) : jaune brun/orange
• Topaze (moyen) : brun-jaune/brun-jaune terne
• Tourmaline (très faible) : brun foncé/brun pâle
• Zircon (très faible) : brun-rouge/brun-jaune