SCBPHY UAA4 FE6 160305
Procédure
1. Agencer la source lumineuse, la fente réglable (en position verticale) et le condenseur, de
manière à ce que celui-ci concentre un maximum de la lumière de la source sur la fente.
2. Placer la lentille de projection à environ 14 cm de la fente réglable, et placer l’écran de manière à
obtenir une image nette de la fente.
3. Placer le prisme sur le porte-objet à une dizaine de centimètre de la lentille de projection, de
manière à ce qu’il disperse la lumière provenant de la fente et déplacer l’écran latéralement de
manière à y capter l’image du spectre. Ajuster la largeur de la fente réglable de manière à avoir
un bon compromis entre la netteté et la luminosité du spectre.
4. Placer la lentille supplémentaire dans la trajectoire de la lumière entre le prisme et l’écran de
manière à réunifier les différentes couleurs spectrales.
Remarque pour le professeur
La description ci-dessus permet d’obtenir un spectre de qualité, ce qui n’est pas le cas de certains
montages proposés par des firmes de matériel didactique : en particulier, les ensembles d’optique sur
table produisent généralement des spectres de piètre qualité, à cause de l’absence de lentille de
projection.
Variantes
En utilisant un prisme à vision directe au lieu d’un prisme classique, on obtient un étalement
encore plus remarquable.
On peut tenter de reproduire un arc-en-ciel réel (alors que le véritable arc-en-ciel est virtuel) à
l’aide d’une lumière assez intense (un projecteur ou la lumière directe du Soleil), un ballon de
chimie transparent rempli d’eau et un carton percé d’un trou de diamètre légèrement inférieur
au ballon. .Positionner le ballon dans le faisceau lumineux, et placer le carton entre la source
lumineuse et le ballon de telle manière à ce qu’il ne laisse passer que la lumière se dirigeant
vers le ballon, et qu’il se forme un arc-en-ciel sur la face du carton du côté du ballon.
C. Utilisation d’un spectroscope ou d’un spectromètre
Les spectroscopes sont des appareils spécialement conçus pour l’observation des spectres de
lumière. On parle également de spectromètres quand ils sont munis d’une échelle des longueurs
d’onde. Il en existe de plusieurs types :
- Les spectroscopes individuels produisent des spectres à l’aide d’un prisme ou d’un réseau, et
qu’on peut observer en regardant par une petite ouverture : une seule personne à la fois peut
observer le spectre, et on en revient en quelques sortes au point A de cette fiche (utilisation d’un
prisme en vision directe). De nombreuses firmes proposent des spectroscopes bons marchés en
carton utilisant un réseau de diffraction.
- Les spectroscopes de projection produisent un spectre visible simultanément par un grand groupe
sur un écran. En particulier, les spectromètres utilisant une caméra digitale présentent de
nombreux avantages : leur sensibilité est accrue, on peut lire directement les longueurs d’onde
correspondantes, on peut détecter des UV et des IR proches, et on peut enregistrer les images.
Bien que ces appareils soient surtout indiqués pour le 3ème degré (chapitre sur les ondes
électromagnétiques), ils peuvent déjà être présentés au cours d’optique du 2ème degré, d’autant
plus que certains logiciels associés permettent de repérer les types de photorécepteurs sollicités
en fonction de la lumière observée. Plusieurs firmes proposent des spectromètres digitaux, qui
peuvent être assez onéreux (environ 1000 €). Nous proposons quelques pistes pour construire
soi-même un spectromètre digital, ou pour se le procurer en kit.
Développements attendus principalement visés
Décrire la composition de la lumière blanche (C2).
L’élève précise l’ordre des principales couleurs observables dans le spectre de la lumière blanche.
Voir la fiche technique « Construction et utilisation d’un spectromètre optique bon marché ».