Propriétés optiques des tourmalines gemmes
La tourmaline taillée perpendiculairement à son axe paraît très opaque et ne laisse presque plus passer de lumière dès qu’elle a seulement un millimètre d’épaisseur. Elle est au contraire assez transparente avec la même épaisseur quand on la taille en plaques parallèles à l’axe mais alors toute la lumière émergente se trouve sensiblement polarisée perpendiculairement à l’axe. Cela est dû à son dichroïsme.
Les lois de la double réfraction établissent que la vitesse de propagation de la lumière dans le même cristal reste constante tant que le plan de polarisation des rayons qui le traverse ne change pas, quelle que soit la direction de ces rayons. La vitesse de propagation de ces vibrations dépend uniquement de la direction suivant laquelle les molécules du milieu vibrant exécutent leurs petites oscillations et, en conséquence, que l’élasticité mise en jeu reste la même tant que ces mouvements oscillatoires ne changent pas de direction.
Indépendamment de toute hypothèse théorique mais par comparaison analogique, l’expérience démontre que le mode de propagation de la lumière reste généralement le même pour la même direction du plan de polarisation des rayons dans le cristal, quel que soit le sens suivant lequel ils le traversent. Ainsi, l’affaiblissement plus ou moins grand qu’ils y éprouvent et leur vitesse dépendent seulement de la direction de leur plan de polarisation.
Appliquons maintenant ce principe à la tourmaline. Puisqu’une plaque fine de ce cristal taillée parallèlement à l’axe ne laisse plus passer que des rayons polarisés perpendiculairement à l’axe, on peut dire que toute lumière incidente polarisée parallèlement à l’axe est arrêtée par une plaque de cette épaisseur.
En d’autres termes, une telle plaque est opaque pour la lumière polarisée suivant son axe.
Cependant, quand des rayons lumineux pénètrent une plaque perpendiculairement à l’axe, ils se trouvent parallèles à l’axe, ainsi que leurs plans de polarisation. Par conséquent, la plaque perpendiculaire à l’axe devient opaque pour tous ces rayons ou pour un faisceau de lumière directe.
En général, c’est seulement pour une même espèce de rayons que le degré d’opacité du cristal reste constant avec la direction du plan de polarisation car, dans la tourmaline, l’absorption des divers rayons qui composent la lumière blanche varie sensiblement avec leur couleur ou leur longueur d’onde.
Il est d’autres cristaux, tels que la dichroïte (dite aussi cyanite ou disthène), où ces variations sont encore beaucoup plus apparentes. Elles produisent ainsi des couleurs vives qui changent de nature avec la direction des rayons lumineux.
On peut appliquer la même règle à ces cristaux, c’est-à-dire que toutes les fois qu’une plaque cristallisée d’une épaisseur déterminée absorbera une certaine proportion d’une espèce particulière de rayons.
Le même cristal traversé dans tout autre sens par ces rayons en absorbera une proportion égale pour la même longueur de trajet tant que le plan de polarisation des rayons réfractés n’aura pas varié.
