P h y s i c u s

Chapitre 3 - Sources de lumières colorées


Fiche de cours
TD rayonnement du corps noir

Rayonnement du corps noir (expérience)

Rayonnement du corps noir (simulation en JAVA)

Rayonnement du corps noir (simulation Tableur CALC)

Principe de absorption et de l'émission d'un photon par un atome



TP - Mesure de la longueur d'onde d'un laser
TP - Matériel de TP
Ancien TP - spectroscope à fabriquer soi même

Spectromètre

Le Spectromètre est construit à partir du couvercle d'une boite de ramette A4. Il est muni d'un réseau de 540 traits/mm et d'un réticule gradué permettant l'estimation de la position d'une raie spectrale. Le dessus de la boite est obstrué par une feuille de manière à laisser suffisamment de lumière pour pouvoir lire les graduations du réticule.

Sur la photo suivante, un élève observe la raie du laser HeNe, il dose la lumière entrante sur le dessus du spectromètre à l'aide d'une feuille. Cela lui permet de lire la position de la raie rouge sur le réticule collé dans la boite en carton.

Dans ce TP les sources laser sont obstruées par un morceau de papier pour diffuser la lumière !


TP5 - Mesure de la température d'une flamme de bougie , pyromètre optique.

Fabrication d'un pyromètre optique pour mesurer une température de flamme

On fabrique un pyromètre optique où on compare la couleur de la flamme d'une bougie avec la couleur de la lumière d'un filament en tungstène d'une lampe halogène.
Pour faire cette comparaison, on utilise un astucieux dispositif inventé par Bouguer au XVIIIème siècle quand il étudia les lois de la photométrie. C'est un comparateur d'intensité et de couleur formé par deux écrans opaques et un écran translucide.

Chaque source lumineuse éclaire une partie de l'écran translucide.

Ensuite, en réglant l'intensité du courant qui traverse la lampe, on égalise les couleurs perçues sur l'écran.

Lampe trop froide

Lampe trop chaude

Lampe à la température de la flamme

Exemple de mesure

À basse température, la lampe est traversée par un courant de 100mA sous une tension de 215 mV donc sa résistance Ro est de 2.15 Ohms.

À l'égalité des températures, la lampe est traversée par un courant de 1.17 A sous une tension de 8.7 V donc sa résistance est R = 7.42 Ohms.

Pour le tungstènes, T = To x ( R/ Ro )1.2 (Réf. [1]) donc ici T = 1300 K environ, soit une température de flamme de 1000°C environ.

L'ampoule utilisée pour le test est une ampoule halogène de marque Philips, 12 V, 20 Watt, baïonnette de type G4.
Attention, il est important de prendre une lampe halogène pour être certain d'avoir un filament en tungstène !

Erratum 1

La formule à utiliser est T = To x ( R/ Ro )1/1.2 et non T = To x ( R/ Ro )1.2

Erratum 2

Le premier test a été fait avec un filament d' ampoule trop chaud pour la mesure de Ro. Une autre série de teste faite au lycée donne : Uo = 0.0482V, Io=0.087 A donc Ro = 0.55 Ohm, et U = 3.93V, I = 1.087A donc R = 3.61 Ohm. Finalement T = 300 x (3.61/0.55)1/1.2=1440 K = 1140°C environ.

[1] "Temperature of a Lightbulb Filament", B. Denardo, The Physics Teacher, Vol. 40, February 2002 p.101

TP spectre du Soleil, rayonnement du corps noir
TP spectre du Soleil, raies de Fraunhofer
TP maquette du principe du spectromètre à prisme