CHAPITRE HUITIÈME

Propriétés optiques.

On peut rapporter toutes les propriétés optiques à mx titres principaux : l'éclat, la couleur, la transparence, la réfraction, la polarisation et la phosphorescence.

Eclat. — C'est la manière spéciale dont un corps renvoie une espèce de rayons lumineux. Deux corps

pourront avoir la même couleur, c'est à dire, renvoyer à l'œil la même espèce d'ondes lumineuses et avoir cependant des éclats différents. Ainsi la Pyrite de 1er et le Soufre sont jaunes tous les deux, mais leur éclat est bien différent.

On définit l'éclat d'un minéral en le comparant à l'éclat d'une substance bien connue. Tels sont: l'éclat métallique : métaux natifs, Pyrite ; l'éclat métalloïde ou imparfaitement métallique: Anthracite, Hypersthène ; l'éclat adamantin à reflets vifs et étincelants : Diamant; l'éclat vitreux: Quartz; l'éclat résineux, gras, nacré, etc. L'éclat mat est celui des minéraux qui n'ont pas d'éclat bien marqué. L'apparence en est sombre, terreuse.

Couleur. — Les principales couleurs sont bien définies ; mais comme elles sont susceptibles de beaucoup de nuances, la couleur d'un minéral tire son nom de celle d'objets parfaitement connus. Ainsi on dit : jaune d'or, jaune serin, rouge carmin, rouge sang, rouge brique, gris de plomb, blanc d'argent, blanc de neige, vert émeraude, etc.

Plusieurs minéraux ont une couleur qui leur est propre et qui par conséquent est caractéristique : Soufre, Azurite. D'autres doivent leur couleur à des circonstances accidentelles et, dans ce cas, elle n'est plus un caractère spécifique, car dans une même espèce on trouvera un très grand nombre de teintes différentes : exemples : Fluorine, Apatite, Tourmaline.

Quelquefois on observe dans les minéraux des couleurs cbangeanies suivant le sens dans lequel on les regarde. Ce pbénomène est dû soit A des lamelles ou

à des fibres qui se trouvent ù l'intérieur, soit à des fissures, soit à des commencements d'altération. On dit alors que le minéral est chatoyant : Labradorite, Œil-de chat, ou bien irisé : Opale, Oligiste.

La couleur de la poussière est souvent plus importante à connaître que celle de la masse. Le moyen qu'on emploie pour y arriver consiste à frotter le minéral sur un morceau de porcelaine dégourdie, ou bien à le racler avec un couteau ou une pointe de diamant.

On appelle polychrdisme la propriété qu'ont certains minéraux de présenter diverses teintes, suivant qu'on les regarde en différents sens : Epidote, certaines .variétés de Fluorine.

Astérisme. On désigne sous le nom d'astérisme îles formes étoilées que l'on voit lorsqu'on regarde un minéral dans certaines directions particulières, soit à la lumière réfléchie, soit à la lumière transmise. Cette particularité est remarquable dans quelques variétés de Saphire et dans des échantillons de Mica venant de South Burgess, fig. 29 b. Chez ce dernier l'astérisme est du à la présence d'une foule de petits cristaux de mica bi-axe, suivant Des Cloizeaux, rangés symétriquement par rapport aux axes cristallograpbiques.

Transparence. — Bon nombre de minéraux sont transparents lorsqu'ils sont purs. Le mélange de substances étrangères les rend translucides, puis complètement opaques si ces substances sont en assez grande proportion. Cependant tous les minéraux réduits en lames minces sont au moins translucides,

sauf les minerais des métaux lourds, qui, même dans une tranche excessivement mince, paraissent toujours complètement opaques.

Eéfraction. — C'est surtout pour l'étude de la réfraction et de la polarisation de la lumière par les cristaux que la distribution des six systèmes en trois groupes offre de très grands avantages.

La réfraction est la déviation qu'éprouve un rayon lumineux par le passage d'un milieu dans uu autre de densité différente. L'indice de réfraction est le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction. Enfin, il }T a réfraction simple, si à un rayon incident correspond un seul rayon réfracté : réfraction double, si à un rayon incident correspondent deux rayons réfractés. Cela posé, nous disons que dans les cristaux du premier groupe, il y a réfraction simple et indice de réfraction constant. Ces cristaux se comportent absolument comme les substances amorphes. Les cristaux du second groupe, ou à axe principal, sont biréfringents. L'un des rayons suit les lois de la réfraction simple, c'est le rayon ordinaire ; l'autre ne suit pas ces lois, c'est le rayon extraordinaire. On constate facilement la double réfraction dans un rhomboèdre de Spath d'Islande, en le posant sur une feuille où l'on a tracé une lio-ue noire ; cette ligne paraît double, et les images sont d'autant plus écartées que le cristal est plus épais. Quand l'indice de réfraction du rayon extraordinaire est plus grand que celui du rayon ordinaire, le cristal est d\t positif, il est négatif quand le contraire a lieu.

On appelle axe optique dans une substance biréfringente, toute direction où les deux rayons réfractés ne se séparent pas, toute direction suivant laquelle la réfraction est simple. Dans les cristaux du second groupe, il y a un axe optique qui se confond avec l'axe principal de cristallisation.

Dans les cristaux du troisième groupe, la réfraction est toujours double, mais des deux rayons réfractés aucun ne suit régulièrement les lois de Descartes ; les deux sont donc extraordinaires. On rencontre dans ces cristaux deux axes optiques qui font entre eux un angle pouvant varier de quelques minutes à près de 90°. En général, cet angle est constant pour une même espèce minérale.

Polarisation. — Pour l'étude des propriétés polarisantes des minéraux, on se sert des divers systèmes d'analyseurs et de polarisateurs qui sont décrits dans les traités de physique. Tels sont : l'appareil de Noremberg, la pince à tourmaline, le microscope polarisant, etc.

Tous les corps du premier groupe ne polarisent qu'incomplètement la lumière. Ils agissent absolument comme le verre et autres substances amorphes. Au contraire, tous les cristaux biréfringents polarisent complètement la lumière: Les deux rayons réfractés sont toujours polarisés et à angle droit. De là un moyen bien simple de s'assurer si une substance est ou n'est pas biréfringente. On l'introduit entre l'analyseur et le polarisateur d'un appareil quelconque, ceuxci étant croisés: si le champ reste obscur, quelle que soit la position de la lame interposée, celle-ci est mo-

noréfringentc ; si le champ s'illumine, la substance est biréfringente.

De plus, quand on regarde avec un analyseur, de la lumière polarisée qui a traversé, suivant un axe optique, une lame biréfringente appartenant à un cristal du second groupe, on voit une série d'anneaux concentriques circulaires, traversés par une croix qui est noire, si les plans de polarisation de l'analyseur et du polarisateur sont rectangulaires, et blanche si ces plans coïncident. C'est là un moyen sûr de reconnaître les minéraux qui appartiennent au système hexagonal ou quadratique. Les cristaux qui se comportent ainsi sont dits cristaux à un axe.

Dans le troisième groupe, le phénomène qu'on observe en regardant un rayon polarisé, comme nous lavons indiqué pour les cristaux du deuxième groupe, est un peu différent. C'est un système d'anneaux elliptiques, traversés par une barre noire ou blanche, suivant la position relative de l'analyseur et du polarisateur. Lorsque les deux axes optiques font un angle tellement faible qu'on peut embrasser à la fois ces deux axes dans le champ de vision, les systèmes d'anneaux de chacun d'eux empiètent l'un sur l'autre, il en résulte une lemniscate traversée par deux branches d'hyperboles. Selon la position de l'analyseur et du polarisateur, ces branches seront distinctes, ou se toucheront par leur milieu pour former comme une croix à bras inégaux. La présence de deux axes optiques dans les cristaux du troisième groupe leur fail donner le nom de cristaux à deux

O.XPS .

Les substances biréfringentes, mises entre l'analyseur et le polarisateur, non seulement transmettent la lumière, mais encore la colorent en teintes qui sont souvent d'une grande richesse. Le microscope polarisant peut ainsi servir à identifier des espèces minérales par l'examen de leurs propriétés optiques, vu qu'il permet de trouver le système cristallin auquel elles appartiennent.

On peut de cette manière distinguer assez facilement les feldspaths orthoclases des feldspaths plagioclases, distinction très difficile à établir autrement, à moins de recourir à l'analyse chimique.

Polarisation rotatoire. On a remarqué que certaines substances font tourner à droite ou à gauche le plan de polarisation d'un rayon de lumière polarisée qui les traverse dans la direction de leur axe optique. De là la distinction entre cristaux dextrogyres et lévogyres. Le Quartz est à la fois dextrogyre dans certains échantillons, et lévogyre dans d'autres. On donne à ce phénomène le nom de 2^oîarisation rotatoire. C'est ce qui fait qu'une plaque de Quartz, bien qu'appartenant au second groupe cristallin, ne laisse voir de croix dans la lumière polarisée, qu'à la condition d'être très mince.

TABLEAU SYNOPTIQUE DES PROPRIÉTÉS RÉFRINGENTES ET POLARISANTES DE3 MINÉRAUX.

I Groupe.

II Groupe.

III Groupe.

Réfraction.

Réfraction simp Indice constant.

Réfraction double.

Un rayon ordinaire et un rayon extraordinaire. Un axe optique.

Réfraction double.

Deux rayons extraordinaires. Deux axes optiques dont l'angle varie d'une espèce à l'autre.

Polarisation.

Polarisation partielle, comme dans les substances amorphes.

Les deux rayons réfractés complètement polarisés à angle droits.

Anneaux colorés traversés par une croix noire ou blanche.

Polarisation complète des deux rayons réfractés comme dans le II Groupe. Anneaux elliptiques traversés par une ligne courbe, noire ou blanche.