Couleur

L'aspect le plus remarquable d'un minéral est sans doute, sa couleur. Mais l'explication de cette couleur repose sur plusieurs notions importantes :

• la source de la lumière (émetteur)
• le capteur de la lumière (récepteur)
• la composition chimique du minéral
• la structure du minéral

La lumière est un mouvement vibratoire, régulier, de forme sinusoïdale. C'est ce que l'on appel, plus largement, une onde.
Il se caractérise par :

• sa longueur λ (m)
  La longueur ou période, est la distance séparant deux valeurs identiques.
  On choisit, en général, l’écart entre deux valeurs maximales.
  Elle est exprimée en nanomètres, soit 1/1000000 millimètre.
  C’est ce paramètre qui définit la couleur.
• sa fréquence ν (Hz)
  La fréquence est le nombre d’oscillations par seconde.
• son amplitude (Sm)
  L’amplitude est la distance entre la valeur minimum (-Sm) et la valeur maximum (Sm) de la sinusoïde.
  C’est ce paramètre qui définit l’intensité de la lumière.
  Plus l’amplitude est forte et plus la luminosité est claire, donc la couleur se rapproche du blanc.
  Plus l’amplitude est faible et plus la luminosité est sombre, donc la couleur se rapproche du noir.
• sa célérité (c)
  La célérité correspond à la vitesse à laquelle se déplacent les photons qui composent la lumière.
  c = d / t
  Avec d la distance (Km) et d le temps t (s)
  Dans le vide, la célérité de la lumière est de 299 792.458 km.s-1 (kilomètres par secondes) que l'on arrondit communément à 300 000 km.s-1.

Sans source lumineuse tout est noir.

La perception de la lumière implique des récepteurs, que sont les cônes dans la rétine de l’œil.
L’œil humain perçoit, les couleurs ayant une longueur entre 390 nm et 710 nm environ, à l'exception des daltoniens.
Mais en réalité, il existe que trois type de cônes : vert, rouge et bleu.
Les autres couleurs sont reconstituées par la cerveau.
Les personnes ayant une vision normale sont "trichromates normales", c'est-à-dire qu'elles possèdent les trois types de cônes.
Tandis que les daltoniens peuvent être :

• dichromates quand ils ne possèdent que deux types de cônes. Généralement ce sont les cônes rouges qui sont absents. L'absence de cônes bleus ou verts est beaucoup plus rare.
• monochromates quand ils ne possèdent qu'un types de cônes.
• achromates quand ils ne possèdent aucun type de cône.

Ces deux derniers cas restent exceptionnels. La ou les couleurs non perçues seront donc remplacées par des nuances de gris. Il est également possible que les cônes soient bien présents mais ne captent pas parfaitement le signal correspondant à leur couleur, ce qui altère légèrement la vision colorée. On parle alors de "trichromatisme anormal".

La présence d'ions métalliques est une raison de la coloration des minéraux.
Les ions responsables de la coloration sont les suivants :

Elément	Ion(s)
Chrome	Cr3+ / Cr4+
Cobalt	Co2+
Cuivre	Cu2+
Fer	Fe2+ / Fe3+
Manganèse	Mn2+ / Mn3+
Nickel	Ni2+
Titane	Ti3+
Vanadium	V3+ / V4+

Les éléments Cérium (Ce) et Uranium (U) peuvent être également responsables de la couleur.

On parle de coloration idiochromatique si les ions sont présents en grande quantité et ils sont inclus dans la formule chimique
Ce type de coloration donne une seul couleur caractéristique du minéral.

Exemple :
L'azurite tient sa couleur bleue de la présence d'ions Cu²⁺ présent dans sa formule chimique Cu₃(CO₃)₂(OH)₂

On parle de coloration allochromatique si les ions sont présents en petite quantité, sous forme d'impuretés et sont exclus de la formule chimique.
Dans ce cas le minéral peux exister dans des couleurs différentes en fonction des impuretés présentes.

Exemple :
Le béryl de formule chimique Be₃Al₂Si₆O₁₈ peut être :

• vert (Emeraude) s'il contient des ions Cr³⁺ ou V³⁺
• rouge s'il contient des ions Mn³⁺
• les autres couleurs du béryl sont dues à d'autre phénomènes