Fiche 4.2 : Un photomètre à absorption pour l'enseignement à l'école (1/6)

Les composants

Un photomètre pour l'enseignement des sciences est disponible auprès d'une société de matériel d'enseignement des sciences. Il s'agit d'un système complet composé de tous les éléments nécessaires. Les différents éléments sont pour la plupart accessibles indépendamment les uns des autres, ce qui permet de comprendre facilement leur fonction. Par rapport aux photomètres de laboratoire, dont les composants sont cachés dans un boîtier fermé, ce photomètre éducatif permet d'expérimenter librement et même de modifier la configuration et l'alignement.

Composants d'un photomètre pour l'école. En haut à gauche : Polychromateur pour l'utilisation de l'interface USB d'un ordinateur. L'alimentation en lumière se fait par l'intermédiaire d'une fibre optique qui est connectée à l'avant du polychromateur. L'autre extrémité est reliée à l'unité de maintien de la cuvette avec la source de lumière (en haut au milieu). La source lumineuse utilisée est une lampe à incandescence miniaturisée. Le polychomateur est entièrement alimenté par un ordinateur. Le logiciel permet divers réglages pour différentes analyses.

L'utilisation de polychromateurs présente un avantage particulier. Contrairement à un monochromateur, qui ne peut détecter la luminosité qu'à une seule longueur d'onde à l'aide d'un photodétecteur, un polychromateur utilise une matrice de détecteurs composée de nombreux éléments individuels. Le spectromètre utilisé à l'école possède une matrice de détecteurs composée de 2048 éléments ! Grâce à un logiciel d'exploitation confortable, des spectres presque continus de 340 à 1026 nm sont obtenus avec des distances d'environ 0,4 nm (dans le proche UV) et 0,3 nm (dans le proche IR).

Construction schématique d'un polychromateur.
Source: CARL ZEISS, Oberkochen.

La lumière d'examen est reliée à un faisceau de fibres de verre (en haut à gauche du graphique). L'une des fibres et la lumière qui passe sont représentées en rouge à titre d'exemple. Le faisceau de fibres est réassemblé d'une disposition circulaire à une disposition linéaire. De cette façon, elles ressemblent géométriquement à l'entrée du polychromateur à la fente d'entrée d'un monochromateur. L'élément en verre à droite porte un réseau optique pour la dispersion de la longueur d'onde. En même temps, l'élément en verre concave concentre la lumière de la fente d'entrée sur la matrice de détecteurs. Les éléments du réseau enregistrent ainsi de manière synchronisée le spectre de la lumière qui pénètre dans le faisceau de fibres de verre.