Microscope polarisant simplifié (M. Chassé)

26/01/24 - Semaine 2

Nous avons réfléchis à une première version de notre microscope polarisant et à comment le fabriquer.

Le microscope polarisant est un microscope optique composé d’un détecteur, de lentilles et de filtre polarisants. La lumière est un ensemble d’ondes ayant une infinité de directions. Le premier filtre a pour rôle de sélectionner une orientation préférentielle pour celle-ci. Lorsque les deux filtres sont perpendiculaires, aucune onde ne peut passer.

Le principe de notre microscope repose sur l’utilisation de minéraux biréfringents et de trouver un moyen de comprendre cette propriété essentielle en minéralogie.

Lorsqu’un échantillon biréfringent est placé sur le trajet de la lumière, il va séparer l’onde lumineuse incidente en deux ondes de polarisation et de retard différents : on dit qu’elles sont destructives.

Le polariseur laisse passer la partie des ondes dont la polarisation a été modifiée par l’échantillon et lui seul. L’objet devient alors visible.

Essayons de faire varier l’orientation de l’échantillon : nous remarquerons que l’objet apparait complètement noir à chaque tour de 90° : il s’agit de l’extinction. Cette caractéristique rend possible chez certains objets la détermination de la direction d’alignement des molécules qui les composent.

Si maintenant nous faisons varier l’épaisseur de l’objet, les ondes transmises sont modifiées, ce qui change les interférences après le passage dans le deuxième filtre et donc la couleur de l’image reçue. Cette propriété, accompagnée d’un tableau regroupant les propriétés optiques de chaque minéral, permet d’identifier de façon plus ou moins précise la composition d’une roche.

Ce microscope permet de visualiser et caractériser les échantillons biréfringents.

Notre prototype est de forme cylindrique, composé de 3 plateaux (un pour chaque filtre et un pour l’échantillon) le tout maintenu par des tiges en métal (3 ou 4 selon l’idée retenue, cf. dessin). Au dessus de cette structure sera disposée une source de lumière blanche, orientée vers l’échantillon. Le plateau contenant le polariseur pourra être tournée de 90° afin d’observer le phénomène d’extinction. Le tout sera éventuellement recouvert d’un cache afin de concentrer la lumière, contenant une « porte » permettant d’observer les différentes composantes de notre microscope. Nous discutons encore sur l’utilité d’une lentille, car nous ne savons pas encore si l’observation sera macroscopique (dans ce cas là nous n’en aurons pas besoin) ou microscopique.