Double Pol et Biréfringence

Question 1

Quels sont les deux filtres utilisés en microscopie à double polarisation et où sont-ils placés ?

Answer 1

• Polariseur : Placé avant l’échantillon (polarise la lumière incidente).
• Analyseur : Placé après l’échantillon (filtre la lumière transmise).

Un échantillon biréfringent modifie le plan de polarisation, permettant à la lumière de traverser l’analyseur.

Question 2

Nommez 5 composants clés d’un microscope à polarisation et leur fonction.

Answer 2

• Polarizer : Filtre la lumière incidente (généralement orienté à 0°).
• Analyzer : Filtre croisé (90°) pour observer les effets de biréfringence.
• Condenser : Concentre la lumière sur l’échantillon.
• Retardation Plate : Introduit un décalage de phase pour mesurer la biréfringence.
• Mechanical Stage : Platine rotative pour ajuster l’orientation de l’échantillon.

Question 3

Pourquoi le fond est-il noir entre deux polaires croisées ?

Answer 3

La lumière polarisée verticalement par le polariseur est bloquée par l’analyseur (orienté horizontalement).

Exception : Un échantillon anisotrope dévie la lumière, permettant une transmission partielle.

Question 4

Comment un matériau anisotrope modifie-t-il la lumière polarisée ?

Answer 4

• Il sépare la lumière en deux rayons (ordinaire et extraordinaire) vibrants dans des plans perpendiculaires.
• Ces rayons ont des vitesses différentes, créant un décalage de phase (τ).
• Exemple : Une fibre en double polarisation montre des couleurs d’interférence (vs fond clair uniforme).

Question 5

Qu’est-ce qu’un matériau isotrope ? Donnez un exemple.

Answer 5

Indice de réfraction identique dans toutes les directions (ex : verre, NaCl).

• Comportement en polarisation : Reste sombre entre polaires croisées, quelle que soit son orientation.

Question 6

Qu’observe-t-on lorsqu’un cristal de calcite est placé entre deux polaires croisées ?

Answer 6

• Double réfraction : Deux images décalées (rayons ordinaire et extraordinaire).
• Biréfringence : Différence d’indices de réfraction (Δn=∣ne−no∣Δn=∣ne​−no​∣).

Exemple : Δn=0.172Δn=0.172 pour la calcite.

Question 7

Comment calcule-t-on la biréfringence (ΔnΔn) d’un matériau ?

Answer 7

Δn=dΓ​

Γ: Retard en nm (mesuré par interférométrie).
d : Épaisseur de l’échantillon en µm.

Exemple : Pour Γ=500 nmΓ=500nm et d=20 μmd=20μm, Δn=0.025Δn=0.025.

Question 8

Comment distinguer une substance uniaxiale d’une biaxiale ?

Answer 8

• Uniaxiale : 2 indices de réfraction (ex : quartz, calcite).
• Biaxiale : 3 indices de réfraction (ex : mica).

Méthode : Observation conoscopique (figures d’interférence en forme de croix ou d’ellipse).

Question 9

Pourquoi un échantillon biréfringent disparaît-il tous les 90° entre polaires croisées ?

Answer 9

• Positions d’extinction (0°, 90°, 180°, 270°) : Les axes optiques de l’échantillon sont alignés avec les polaires → aucun décalage de phase.
• Positions diagonales (45°, 135°, etc.) : Délai de phase maximal → couleurs d’interférence visibles.

Question 10

À quoi correspondent les couleurs d’interférence de premier ordre ?

Answer 10

1er ordre : Gris, jaune, rouge (retard de 0 à 550 nm).

2ème ordre : Bleu, vert, orange (retard de 550 à 1100 nm).

Utilisation des tables de Michel-Lévy pour relier couleur, épaisseur et ΔnΔn.

Question 11

Comment fonctionne un compensateur pour mesurer la biréfringence ?

Answer 11

• Principe : Une lame de quartz introduit un retard opposé à celui de l’échantillon → extinction à un angle spécifique.
• Lecture : Le retard est calculé à partir de l’angle de rotation du compensateur (ex : compensateur de Berek).