U53

GOP2
CCD
SPECTROGRAPHE À CAPTEUR CCD
U53. ANALYSE DES PERFORMANCES DU SYSTÈME
3.1. Éléments à votre disposition
3.1.1. Matériel
Voir cadre 1.
3.1.2. Documentation
Voir cadre 2.
3.1.3. Logiciels
Voir cadre 3.
3.2. Travail demandé
3.2.1. Pouvoir dispersif du prisme
A partir de cadre 4 et en tenant compte de la focale de
500 mm, calculer la distance théorique entre les raies F'
(480 nm) et C' (644 nm) du cadmium.
A partir du tableau 2, établir en pixels puis en mm
(1pix = 14 µm) l'écart expérimental entre les raies F' et C'. Comparer.
Calculer l'écart angulaire ' en °.
Comparer votre résultat ' à celui (noté F' – C') trouvé dans
les livres (tableau 1).
3.2.2. Spectre du sodium
Relever la largeur e de la fente source (en principe e  0,1 mm).
f
Calculer la largeur de son image e'  e 2 . Combien de pixels du
f1
capteur seront excités par une radiation supposée parfaitement
monochromatique ? (On ne tient pas compte ici des aberrations et
de la diffraction.)
Liste du matériel
Lampes à vapeur de Hg-Cd, Na
Alimentation HT
Condenseur
Fente réglable
Lentilles convergentes (150mm, 500mm)
Prisme et support réglable
Diaphragme à iris
Ecran dépoli
Capteur CCD SONY ILX503
Alimentation stabilisée
Oscilloscope
Micro-ordinateur
Imprimante
cadre 1.
Liste de la documentation
Dossier technique
U51
X
U52 U53
X
X
cadre 2.
Liste des logiciels
Solord
Ccd
Labview
Excel
U51
X
U52 U53
X
X
X
X
cadre 3.
Remplacer la lampe source par une lampe à vapeur de sodium. Le reste du montage doit rester inchangé !
Rechercher sur l'écran de l'oscilloscope le spectre du sodium, il se réduit à sa raie jaune (doublet D) très intense.
Faire l'acquisition informatique du 2ème spectre.
Remplacer source2 par sodium.
Sauvegarder encore sous vos initiales.
Représenter le spectrographe du sodium et rechercher la longueur d'onde de la raie D.
Faire une sortie imprimante. Porter sur le graphe
la valeur trouvée (longueur d'onde de la raie D) et
comparer à la valeur attendue.
Expliquer pourquoi on ne voit pas les autres longueurs d'ondes du sodium.
Expliquer pourquoi on ne distingue pas les deux
raies qui constituent le doublet du sodium.
3.2.3. Étude de la CCD
tableau 1 : LES PRISMES - F George (PUF; "Que sais-je ?"
N°2004)
Connaissant le nombre des pixels (utiles et inutiles) retrouver, en observant le chronogramme du signal CCD ROG, la fréquence horloge des pixels.
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GOP2
CCD
52
51,8
51,6
51,4
51,2
51
50,8
50,6
50,4
50,2
50
49,8
49,6
49,4
49,2
49
48,8
48,6
48,4
48,2
48
47,8
47,6
47,4
Dm(°)
Dmini en fonction de 
PRISME EN FLINT (F2)
ANGLE 60°
µm
0,39 0,4 0,41 0,42 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,5 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,6 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,7 0,71
cadre 4: - La déviation de la lumière par un prisme dépend de la longueur d'onde.
 (nm)
436
Hg
468
Cd
480
Cd (F')
509
Cd
546
Hg
578
Hg
644 Cd(C')
Couleur
violet
indigo
bleu
bleu
clair
vert
bleu
vert
jaune
rouge
N°
pixel
tableau 2 : Raies du cadmium (468; 480; 509; 644 nm) et du mercure (436; 546 et le doublet jaune 577+579).
3.2.1. Conclusion
Pour satisfaire aux exigences de la société PIERRON, précisez :
Le domaine des longueurs d’ondes observables ?
Sachant que la résolution théorique est de 0.16 nm/pixels, donner la résolution globale du système ?
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