TP Couleur aide memoire de reglage version web

TP « synthèse des couleurs
couleurs »
Guide de montage
Ce petit aide-mémoire vise à aider le montage de l’expérience de synthèse des couleurs. Bien que
d’apparence très simple, on obtient souvent au premier abord des spectres très peu lumineux, de
petite taille et aux couleurs pas bien séparées, à moins de prendre la peine de rajouter quelques
(deux) lentilles et de réaliser les bonnes conjugaisons (voir plus bas). Evidemment la manip devient
plus délicate à aligner.
La synthèse est ici réalisée avec de simples bandelettes de papier magnétique (disponible sous forme
de feuilles A4 dans toutes les papeteries). Pour une installation durable, il est tout de même préférable
de fabriquer un jeu de fentes métalliques montées sur rails.
matériel :
- lampe halogène avec condenseur intégré
- fente réglable verticale
- porte filtre
- lentille focale 250 ou 200 ou 300 mm placée approximativement à la distance focale de la fente
- prisme dispersif en SF6 (attention ! à ne pas confondre avec les prismes « ordinaires » en BK7 ; le
choix d’un matériau très dispersif pour le prisme est un élément clé du succès de cette expérience !)
- lentille f=500 mm avec les deux bandelettes magnétiques horizontales collées en haut et en bas
- un jeu de bandelettes magnétiques de différentes tailles (stock à renouveler sans doute assez
périodiquement, selon les pertes constatées, en découpant les bandelettes dans le papier magnétique
A4).
- un jeu de 6 filtres colorés : rouge, vert, bleu, cyan, magenta, jaune
- un prisme supplémentaire en BK7 (matériau peu dispersif) pour réaliser « l’expérience cruciale » de
Newton.
- un jeu de cartons blancs pour regarder le faisceau et les spectres facilement
- un carton avec différentes plages colorées imprimées
Réglage :
La solution la plus « compacte » retenue consiste à utiliser deux tables pour un montage, les élèves
officiant en binôme. La lampe, la fente et la lentille de 200 sont placées sur un petit rail, en biais ; le
prisme et la lentille de 500 (avec les languettes magnétiques) ainsi que l’écran sont sur un grand rail
disposé parallèlement à la table.
Pour obtenir un beau spectre, il faut que la lumière incidente sur le prisme réunisse deux
caractéristiques : qu’elle soit sous forme d’un pinceau assez mince (pour bien séparer les couleurs), et
que ce pinceau soit collimaté (sinon il y a plusieurs angles d’incidence et les spectres se mélangent).
Si ces deux conditions ne sont pas respectées, on a des couleurs moches et « lavées de blanc ».
Les lentilles doivent être placées de façon à remplir ces deux conditions :
1) la lentille de 500 mm doit faire l’image sur l’écran de la face d’entrée du prisme,
prisme car c’est là que les
couleurs se séparent ;
2) La lentille de 200 mm doit faire l’image de la fente sur la lentille de 500,
500 plus exactement sur le plan
des bandelettes magnétiques. Si ce n’est pas le cas, la couleur résultante sur l’écran ne sera pas
uniforme.
On peut faire l’image du filament sur la face d’entrée en jouant sur le condenseur, mais cette condition
n’est pas indispensable.
Procédure
rocédure de réglage possible :
1) disposer la fente verticale devant le condenseur de la lampe halogène, et l’ouvrir raisonnablement
pour obtenir des effets bien lumineux (quelques mm)
2) jouer sur la position du condenseur (petite tirette intégrée à la lampe) pour rejeter à l’infini l’image
du filament
3) positionner la lentille de 200 mm de focale de façon à former l’image du filament sur la face d’entrée
du prisme (cette condition peut être assouplie ensuite mais va nous aider à faire les réglages)
4) régler approximativement le prisme au minimum de déviation, et s’arranger pour que la lumière
dispersée soit dans la direction du rail : le spectre doit être bien franc (couleurs pures) au niveau de la
lentille de 500, c’est-à-dire à un peu moins d’un mètre du prisme.
5) le rail contenant la lentille de 500 et l’écran étant fixe et parallèle à la table, bouger l’ensemble du
rail lampe+fente+lentille de 200 de façon à centrer le spectre sur la lentille de 500.
6) déplacer la lentille de 500 sur le rail pour faire l’image de la face d’entrée du prisme : si cette image
coïncide avec l’image du filament, ça facilite le réglage, mais on peut se débrouiller sans ça.
7) jouer sur la position de la lentille de 200 et/ou sur la position de la fente pour que l’image de la fente
soit située dans le plan des bandelettes. On doit alors obtenir une image de la face d’entrée du prisme
nette sur l’écran, et parfaitement blanche. Le spectre doit être bien vertical (pas de courbure des
couleurs). Si on cache une partie du spectre, la couleur obtenue doit être uniforme au niveau de
l’image. Si ce n’est pas le cas, c’est que l’imagerie fente-bandelettes n’est pas correcte.
Remarques
- le papier magnétique a un sens : il faut toujours que la direction des bandelettes soit parallèle à la
plus grande dimension des feuilles A4 ou A3 (puisque les bandes horizontales qui servent à les tenir
ont été orientées pour qu’il en soit ainsi). Le savoir évite de découper soigneusement tout un stock de
bandelettes pour s’apercevoir qu’aucune ne tient (vécu !).
- parmi les deux directions possibles pour le papier magnétique, il y en a une qui marche « par sauts »
et l’autre de façon continue. Faire des essais avant de découper les bandelettes : il vaut mieux que le
glissement des bandelettes se fasse de façon continue !
Contacter l’auteur :
Sébastien Chénais, maître de conférences à l’Université Paris 13
([email protected])