Annexe 5 – Utilisation d`un goniomètre

Annexe 5 – Utilisation d’un goniomètre
C’est un appareil de précision permettant des mesures d’angle. On l’utilisera pour étudier le
prisme et faire des mesures sur les spectres avec un réseau.
Sur le plan optique, il est formé :
- d’un collimateur composé d’une fente de largeur variable située dans le plan focal
objet d’une lentille et destiné à produire un faisceau parallèle (image de la fente à
l’infini).
- d’une lunette permettant d’observer cette image. Un oculaire muni d’un réticule
permet à l’observateur de viser avec précision l’image de la fente.
Le réglage optique consiste à régler la lunette « sur l’infini » et le collimateur pour qu’il
donne l’image de la fente à l’infini.
Selon les modèles, le réglage de la lunette se fait par auto-collimation (par un dispositif
annexe permettant d’éclairer le réticule) ou simplement en visant un objet très éloigné.
Une fois que la lunette est réglée sur l’infini, on modifie le tirage du collimateur (distance
fente - lentille) de façon à observer une image de la fente nette.
Mesures avec le goniomètre
1 – Mesures de l’indice d’un prisme
Placer le prisme sur la plate-forme de façon à obtenir un faisceau dévié (toujours du côté de la
base). Si l’on utilise un spectre discontinu (Hg par exemple), on observe les diverses raies
émises. Faire tourner la plate-forme et suivre l’image d’une des raies : son déplacement doit
s’inverser. Se placer à ce point qui correspond au minimum de déviation .
On peut déterminer cet angle Dm en utilisant les graduations (à la minute d’angle près) par
différence entre la position directe et celle du minimum (on peut aussi améliorer la précision
en doublant l’angle mesuré par repérage du minimum symétrique).
A  Dm
sin
2
L’indice est relié à Dm par la relation
où A est l’angle au sommet du
n
A
sin
2
prisme *. On peut mesurer l’indice pour différents longueurs d’onde et en déduire la
dispersion du verre du prisme.
De même, si le prisme est un spath biréfringent avec l’axe optique parallèle aux arêtes, on
peut mesurer les deux indices no et ne (par exemple pour la raie jaune du Sodium).
 l’angle au sommet A doit être mesuré également avec le goniomètre en plaçant le
prisme de telle sorte – arête placée face au collimateur – que l’on puisse observer les
images de la fente réfléchies par les 2 faces du prisme, l’angle entre ces deux images
étant égal à 2 A.
2 – Mesures de longueurs d’onde
Il est préférable d’utiliser un réseau que l’on place sur la plate-forme grossièrement sous
incidence normale. Observer le spectre et, comme pour le prisme, faire tourner la plate-forme
pour observer le changement de direction du déplacement de l’image. Se placer au minimum
de déviation et appliquer les formules du réseau.