EL POLARISCOPI
​​​​​​​​1. FENOMEN FÍSIC DEL POLARISCOPI. LA LLUM POLARITZADA
​
El polariscopi es basa en la llum polaritzada, és a dir, en la llum que vibra en un sòl pla i, per tant, té una direcció de vibració privilegiada.
​
Tots els cristalls òpticament anisòtrops polaritzen la llum, és a dir, la desdoblen en dos rajos que vibren en dues direccions diferents preferencials (vibren a 90º un de l’altre). Aquest desdoblament és molt evident a la varietat incolora de la calcita anomenada espat d’Islàndia.
​​​​​​​​​​​​​​​​
​​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
Desdoblament de les lletres a través d’un romboedre de calcita espat d’Islàndia que ens indica la seva intensa anisotropia (doble refracció).
​
Com ja s’ha esmentat anteriorment, en els materials òpticament anisòtrops la llum vibra en dues direccions diferents preferencials. Quan una d’aquestes direccions de vibració és perpendicular a la direcció d’un filtre polaroide, la llum no el travessarà. En canvi, quan la llum que hi arriba vibra en direcció paral·lela a la del polaroide, la llum aconseguirà atravessar-lo.
​
​​
​
​
​
​
​
​
Polarització de la llum mitjançant un filtre polaroid.​
​
​
2. DESCRIPCIÓ DEL POLARISCOPI. PARTS BÀSIQUES
​​
El polariscopi és un aparell òptic que ens permet saber si una gemma és òpticament isòtropa o anisòtropa a partir de llum polaritzada.
​​​
​​
​
​
​
​
​
Parts bàsiques del polariscopi:
​
-
Font d’il·luminació (bombeta)
-
Dos filtres polaritzadors:​
-
Analitzador (a la part superior; pot ser fixe o variable)
-
Polaritzador (a la part inferior; fixe)
-
-
Vidre giratori sobre el polaritzador
-
Complement lupa o bola de vidre (conoscopi) per observar la figura d’interferència
​​​​​​​
​​​
​
​​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
El polariscopi consisteix en dos filtres, l’analitzador a la part superior i el polaritzador a la part inferior de l’aparell.
El polaritzador i l’analitzador estan sempre creuats a 90º.
El vidre que hi ha sobre el polaritzador es pot girar, de manera que es va variant l’orientació del feix de llum que travessa la gemma respecte la direcció dels polaroides i per tant s’obté una alternaça de llum i extinció. D’aquesta manera podem determinar si una gemma és:
​
-
Òpticament isòtropa
-
Òpticament anisòtropa
-
Agregat òpticament anisòtrop
-
Anòmalment anisòtropa (gemma isotropa que presenta anisotropia anòmala).
L’analitzador i el polaritzador són discs de plàstic recoberts d’una substància anomenada “Iode bismutat de quinina”.
​
​
3. POSTA A PUNT DE L’APARELL
​
​El polariscopi no precisa cap posta a punt específica.​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
​
4. CARACTERÍSTIQUES DE LA MOSTRA A MESURAR
​​​​​​​​​​​​​​​
S’ha de tenir en compte que la gema a examinar ha de ser transparent o translúcida, de manera que la llum pugui travessar-la. Si per exemple col·loquem una rajola en el polariscopi romandrà sempre extingida, però això no vol dir que la rajola sigui òpticament anisotropa. Només significa, que la llum no la pot travessar.
​
Cal anar amb precaució a l’observar l’anisotropia òptica dels materials amb el polariscopi, ja que la influència de la talla és inevitable. És especialment conflictiu el cas de la talla brillant, ja que sempre sembla que sigui anisòtropa tot i que realment sigui isòtropa.
Alguns materials que òpticament són isòtrops, presenten anisotropia anòmala. Aquest és el cas, per exemple, de l’espinel·la sintètica de Verneuil, que és del sistema cúbic, però durant la seva el·laboració es produeixen tensions en el cristall que provoquen aquesta falsa anisotropia.
​
5. MÈTODES DE MESURA
​
Amb el polaritzador i l’analitzador sempre creuats, encenem la font d’il·luminació i col·loquem la gemma sobre el vidre giratori situat sobre el polaritzador.
​
1. Determinació del caràcter òptic de la gemma (isotropia/anisotropia):
​
Si observem la gemma a través dels dos filtres polaroides (analitzador i polaritzador) mentre anem girant lentament la gemma, podrem determinar el caràcter òptic de la gemma:
​
-
a) Si la gemma apareix tota l’estona extingida en una rotació de 360º --> La gemma és òpticament isòtropa.
-
b) Si en una rotació de 360º, observem una alternança de llum – extinció (4 vegades) --> La gemma és òpticament anisòtropa.
-
c) Si en una rotació de 360º, la gemma apareix tota l’estona il·luminada --> La gemma és un agregat microcristal·lí o criptocristal·lí (com, per exemple, la calcedònia).
-
d) Si en una rotació de 360º, observem zones d’ombra i llum, però no arriba a produir-se l’extinció --> La gemma és òpticament isòtropa, però presenta anisotropia anòmala. (Especialment útil en el cas de vidres i materials sintètics de forn de Verneuil, sobretot en el cas de l’espinel·la sintètica de Verneuil).​​
​
Els tres primers casos no són problemàtics i són fàcilment determinats, però l’últim cas (anisotropia anòmala) pot ser malinterpretat i podem pensar que es tracta d’una gemma òpticament anisòtropa. Una possible solució quan no tenim clar si la pedra és òpticament anisòtropa o presenta anisotropia anòmala consisteix en orientar la gemma en la posició en què apareix més il·luminada i ràpidament girem 90º l’analitzador. Si la gemma apareix notablement més il·luminada, significa que la gemma és òpticament isòtropa i presenta anisotropia anòmala. Si la gemma roman més o menys igual que abans, la gemma és òpticament anisòtropa.
​​​​​​
​
​​
​
​
​​​​
​
​
2. Determinació de la figura d’interferència de les gemmes anisòtropes:
​
Una gemma òpticament anisòtropa pot tenir una direcció o dues en les quals s’extingeix en una rotació de 360º. Aquestes direccions corresponen als eixos òptics de la gemma. Les gemmes anisòtropes uniaxials tenen un sòl eix òptic, mentre que les gemmes anisòtropes biaxials en tenen dos.
​
En gemmologia, s’utilitza el conoscopi (una esfera de vidre col·locada a l’extrem d’una vareta) per determinar el caràcter òptic (uniaxial o biaxial) de les gemmes òpticament anisòtropes. El conoscopi crea una imatge bidimensional de la interferència tridimensional d’un mineral.
​
​​
​
​
​
​
​​
Tot i que determinar el caràcter òptic amb el conoscopi és un procés bastant fàcil, trobar la figura d’interferència no ho és. Les figures d’interferència sempre apareixen al voltant dels eixos òptics dels minerals.
La manera més simple de trobar una figura d’interferència és rotar la gemma sobre el polaritzador, en cada direcció possible, mentre mirem a través de l’analitzador fins que observem que apareix un petit centelleig (“flash”) de colors sobre la superfície de la gemma. Un cop observem aquest centelleig, fixem la gemma en aquesta posició i sostenim el conoscopi una mica per sobre d’ella. Llavors veurem a través de l’analitzador que el centelleig de colors s’ha transformat en una imatge bidimensional arrodonida.
La imatge que observarem en una gemma uniaxial serà diferent que la imatge que apareixerà en una gemma biaxial, ja que cada una té el seu patró característic.
Si observem la gemma de la mateixa manera però en immersió ens permetrà trobar les figures més ràpidament.
Un cas especial és el del quars, que degut al seu enantiomorfisme presenta una imatge uniaxial típica però amb un gran “esfera blanca” al centre, que es coneix com a “ull de bou” i és típic del quars (tant natural com sintètic).
​
Com que els minerals anisòtrops aparenten ser isòtrops quan s’observen en les direccions dels eixos òptics, es pot utilitzar una altra tècnica per trobar els eixos òptics: Observem la pedra en el polariscopi per tots costats fins trobar on la gemma no presenta alternança llum – extinció en una rotació lateral de 360º; aquest serà l’eix òptic.
​
​
​
​
​​
​
​
​
​
​
Nomenclatura de les figures d’interferència:
​
A les gemmes uniaxials , el “metatop” indica el centre de la creu fosca i correspon a la direcció de l’eix òptic (figura observada en la direcció de l’eix òptic).
​
La creu fosca en realitat està formada per dos “isogires” que sempre romanen en la mateixa posició a les gemmes uniaxials.
​
Les bandes concèntriques acolorides es coneixen com “isocromes”.​
​
​
​
​
​
​​
​
​
​
​
Figura d’interferència d’una gemma uniaxial observada en la direcció de l’eix òptic
Els minerals biaxials tenen dos eixos òptics, per tant tenen dos “metatops” que es troben en el centre o a les isogires.
Igual que en el cas de les gemmes uniaxials, la creu fosca està formada per dos “isogires”.
​
Les bandes concèntriques acolorides es coneixen com “isocromes”.
​
​
​​
​
​
​
​
​
​​
​
​
Figura d’interferència d’una gemma biaxial observada en la direcció d’u ’eix òptic
​
Quan la figura d’interferència d’una gemma biaxial està lateralment girada, les isogires es separen i es transformen en hipèrboles. La corbatura màxima d’aquestes isogires hiperbòliques té lloc 45° de rotació.
​
​​
​
​
​
​
​
​
​
​
​
​​
Figura d’interferència d’una gemma biaxial amb una rotació de 45°
​
3. Determinació del pleocroisme de les gemmes anisòtropes acolorides:
​
Si observem la mostra a través d’un sòl filtre polaroide (a través només del polaritzador) podem determinar el pleocroisme en el cas de les gemmes acolorides òpticament anisòtropes (les gemmes òpticament isòtropes no presenten pleocroisme), és a dir, determinem el canvi de color que es produeix en la gemma al girar-la sobre el polaritzador. Si el vidre que hi ha sobre el polaritzador no fos giratori, podem girar directament la gemma amb unes pinces.
​
​
​
​​
​
​​​​​
​
6. AVANTAGES DEL POLARISCOPI
​​​​​
El polariscopi ens permet determinar ràpidament el caràcter òptic d’una gemma (isòtrop/anisòtrop).
El polariscopi és un aparell bastant senzill i d’ús bastant fàcil.
​
7. LIMITACIONS DEL POLARISCOPI
​
L’estil de talla que presenti la gemma ens pot dur a confusions a l’utilitzar el polariscopi.
​
El polariscopi ens permet determinar si una gemma és pleocroica, però fa difícil l’observació de tots els colors de pleocroisme. Per aquesta determinació ens resultarà més útil el dicroscopi.
​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​
8. MANTENIMENT DEL POLARISCOPI​
​​
El polariscopi no requereix cap manteniment especial. No obstant, s’ha de procurar que no caigui ni es colpegi per tal d’evitar que es faci malbé.
​
​
​
​​
​
​
​
​
Autora: Elena Andia
