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Le GoSpectro dans l’éducation

 

Le GoSpectro est un dispositif ultracompact permettant de transformer n’importe quel smartphone ou tablette équipé d’une caméra en spectromètre de lumière. Il permet d’acquérir, d’enregistrer et d’exploiter un spectre de lumière. En « regardant » une source lumineuse ou un objet à travers le GoSpectro, on peut visualiser à l’écran le spectre de la lumière émise, transmise ou réfléchie par l’objet. Toutes ces fonctionnalités en font un outil idéal pour l’enseignement au lycée comme l’illustrent les expériences ci-après.

 

 

 

1 . Lumière monochromatique et polychromatique

 

Matériel requis : Différentes sources lumineuses telles qu’une lampe fluo compacte, une lampe à vapeur de sodium, un laser, un halogène, une lampe LED etc.

L’objectif  de cette expérience est d’acquérir des spectres d’émission avec le GoSpectro des différentes sources lumineuses et conclure si elles sont monochromatiques ou polychromatiques. Ces essais sont également l’occasion de faire associer aux lycéens une couleur à une longueur d’onde et de travailler sur les notions de spectres continus et discontinus.

 

Figure 1: Spectre d’émission de quatre types de lampes mesurés avec le GoSpectro

 

 

2.        Profil spectral et température

 

Matériel requis : Une ampoule à incandescence, un rhéostat pour faire varier l’intensité du courant dans l’ampoule

Au cours de cette expérience, les lycéens doivent augmenter l’intensité du courant traversant le filament de l’ampoule progressivement. Dans un premier temps, ils observent l’évolution de la couleur de la lampe. Elle varie du rouge-orange au blanc un peu bleuté. L’analyse des spectres dans un second temps permet de les aider à mieux comprendre ce phénomène. Cela, en augmentant la température de la lampe et en décalant le spectre vers les basses longueurs d’onde. 

Si on effectue une calibration en intensité avant les essais, il est possible d’estimer la température de l’ampoule. Grâce à la loi de Wien.  

Note : Les discontinuités entourées en rouge sont dues à la non-linéarité de réponse du capteur. 

Figure 2: Profil spectral et température de couleur associé d’une ampoule incandescente en fonction de l’intensité appliquée

 

 

 

3.         Estimer la température du soleil grâce à la loi de Wien

 

Matériel requis : une feuille de papier, une calculatrice

En pointant le GoSpectro directement vers le soleil (on peut intercaler une feuille de papier devant le GoSpectro afin d’atténuer le flux incident). Et après avoir relevé la longueur d’onde d’émission maximale (donnée fournie par l’application), on peut estimer la température du soleil. 

 

4.        Couleurs perçues et couleurs spectrales

 

Matériel requis : lampe LED qui change de couleur périodiquement ou lampe blanche avec filtres colorés

Les lycéens observent les spectres des différentes couleurs générées par la lampe LED ou grâce aux filtres. Grâce à cette expérience, ils sont ainsi en mesure de faire la différence entre la couleur perçue par l’œil et la couleur perçue par le spectromètre. En effet, si on prend l’exemple de la couleur jaune, les lycéens remarquent que le jaune qu’ils observent à l’œil résulte en réalité de l’addition de deux LED : une verte et une rouge.

Figure 3 : Spectre d’une lampe LED éclairant en jaune

 

5.       Etablissement d’un protocole

 

Matériel requis : Un cachet de vitamine C

Les lycéens devront mettre en place un protocole simple qui leur permettra de répondre à une question simple : pourquoi perçoit-on une solution de vitamine C orange?. Ce protocole devra conduire les étudiants à faire l’acquisition du spectre d’absorption d’une solution de vitamine C et conclure en interprétant le spectre.

 

 

Pourquoi utiliser le GoSpectro dans l’enseignement?

 

Le GoSpectro est un puissant outil permettant de rendre la spectroscopie ludique notamment grâce à son application très intuitive et à sa facilité d’utilisation. Il s’adapte parfaitement à des TP de lycéens. Il permet de visualiser certains concepts fondamentaux de l’optique et de la spectroscopie.

  • Une façon ludique d’apprendre la spectroscopie avec un smartphone ou une tablette
  • Une manière pratique d’apprendre la spectroscopie pour tous les étudiants grâce à la pratique
  • Un matériel pédagogique avec un coût abordable