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.