Petit spectroscope avec un CD ou un DVD

Spectre de lampe économique (~lumière du jour) réalisé (à main levée; on voit le reflet du Canon A70 dans le DVD) avec le 'spectroscope' à droite. (Narva 20W colour 860) -- Cliquer pour agrandir --

J'avais réalisé un petit spectroscope en utilisant un CD ou un DVD comme réseau de diffraction en réflexion en 2004.

Après avoir trouvé l'idée d'en faire un en transmission sur ce site, je m'y suis remis...


L'image de la fente est déviée par le réseau. Pour voir le spectre de face, le réseau est incliné de 40° pour un DVD (20° pour un CD.

Le petit spectroscope ci-dessus est réalisé à partir d'un rouleau de carton de papier-toilette. D'un côté, une fente taillée au cutter dans un morceau de carton, de l'autre, une fenêtre avec un morceau de DVD. Le DVD a d'abord été coupé en deux puis, ouvert comme une huître (les DVD sont des sandwiches; la couche d'aluminium se trouve entre deux couches de polycarbonate). Soit l'aluminium reste avec la couche imprimée, soit il faut l'enlever. Pour enlever la couche d'aluminium, on peut employer une méthode chimique : une solution chaude de carbonate de soude (Na2CO3) (qui attaque les casseroles en aluminium, c'est bien connu) ou, mieux encore, de l'eau de Javel à température ordinaire.

Pour enlever l'aluminium d'un CD, il n'est (semble-t-il) pas possible d'utiliser la méthode chimique : un vernis le protège (il faudrait trouver un solvant approprié à ce vernis qui n'attaque pas le reste). Une méthode simple consiste à l'arracher au moyen d'un adhésif. On colle l'adhésif sur la face imprimée du CD et on tire d'un coup sec. Il faut faire attention à ne pas couvrir le polycarbonate déjà mis à jour par de l'adhésif parce qu'il est difficile après de se débarrasser de la colle sans abîmer le réseau.

Le DVD produit un spectre deux fois plus étalé (2?). C'est dû au fait que le réseau du DVD contient deux fois plus de lignes au millimètres que celui d'un CD (1250 à la place de 625 l/mm).

Pour avoir le spectre plus ou moins en face (du réseau, pas du tube), il faut incliner le réseau par rapport au tube. En principe, si on utilise un CD, il faut incliner de 20°; pour un DVD, incliner de 40°. Pour ce faire, une possibilité est de dessiner une sinusoïde dans un morceau de papier fort que l'on enroulera autour du tube. Cette sinusoïde est le développement de l'intersection du plan à 20 ou 40° avec le tube. Son amplitude est donc la tangente de 20 ou 40° multipliée par le rayon du tube. Quant-à la largeur de la feuille de papier fort, elle est égale à la circonférence du tube (2 Pi rayon). On la déphase de 90° pour que le raccord soit dans la partie basse et que la partie haute soit au milieu.

Il semble que la fente ne doive être ni trop large (le spectre perd en finesse), ni trop étroite (spectre trop sombre, voire apparition d'interférences non désirées (?)).

Il semble qu'un tube plus long donne de meilleurs résultats (?). Par exemple, l'image suivante est obtenue avec un tube (à poster) d'un peu plus de un mètre.


Comparaison de deux spectres de lampes économiques (soft-tone/~lumière du jour).

L'observation des spectres nécessite un peu d'application et d'habitude. Il faut que la lumière entre parallèlement au tube, mais le spectre sort perpendiculaire à la fenêtre (ou quelque chose comme ça). De même, pour la photographie. Il est préférable d'utiliser des pieds photo, mais il faut un peu chipoter pour avoir les bons alignements et les bons temps d'exposition. Quelque chose d'amusant aussi est la dynamique moindre des appareils photos. Certaines parties sont sur-exposées, d'autres sous-exposées... Le rendu des couleurs est aussi curieux. À l'œil nu, il y a un joli violet qui apparaît bleu sur la photo.


Éclairage public de l'autre côté de la rue à travers le tube à posters. -- cliquer pour agrandir --


Le spectre d'un tube luminescent (TL) classique à travers le Velux de la mansarde d'en face obtenu assez difficilement. -- cliquer pour agrandir --


Lampe de jardin (mercure?) à 18 mètres -- cliquer pour agrandir --


Autre lampe à l'arrière du jardin à 36 mètres (spot orangé ci-dessus. À l'œil nu, on voit beaucoup plus de lignes dans les verts-bleus, mais c'est différent de l'éclairage public... -- cliquer pour agrandir --


Un tube à poster, d'un coté une fente, de l'autre un morceau de CD. Posé sur un pied de même que l'appareil photo, une pose de 5 à 10 secondes...


Un premier spectre solaire (reflet sur une vitre par ciel voilé) : remarquons les raies d'absorption (voir le bas de cette page) -- cliquer pour agrandir --


Spectres solaires un peu meilleurs (vue du soleil en direct). On voit mieux les raies de Fraunhofer. -- cliquer pour agrandir --


Un petit spectroscope fabriqué dans un emballage de dentifrice et un morceau de DVD et le genre spectre obtenu (photo 'à main levée'). -- cliquer pour agrandir --

Spectres de flamme

Premières tentatives avec une bougie de chauffe-plats. Tiens, il y a déjà une raie jaune... Un peu de sel de cuisine la renforce. Le bout 'soufré' d'une allumette ajoute une raie bleue (probablement violette). Le tout, c'est de ne pas mettre le feu... (faits avec la boîte de dentifrice)


Un modèle par réflexion dans une géométrie similaire à celle de l'emballage de dentifrice.

Dans une feuille de papier cartonné A4, il est possible de faire deux 'boîtes' (25x40x210 mm³) à condition de prendre les faces extrêmes dans une autre feuille; les plis sont à 15 (rebord), 55, 80, 120 et, à 145, on découpe (pour faire, un rebord et quatre faces de 40 , 25, 40, 25 mm).


Réalisations dans du papier cartonné A4 'foncé'.



Comparaison. En haut une fluocompacte tri-phosphores (lampe économique), ensuite une mercure haute pression (NB: il manque le rouge; mauvais cadrage...), une sodium haute pression 'vieillie' (?) (SON), une sodium basse pression (SOX). On observe des raies du mercure dans les 3 premiers et 4 raies du sodium dans les 2 dernières (le doublet + 2 plus faibles). Notons le doublet en absorption dans l'avant dernière. -- Cliquez pour agrandir.



Comparaison : ancien tube luminescent (TL), lampe économique et lampe au mercure.




Petits modèles (1x2x20cm³ & 1x2x10cm³). En principe, la fente attaque le DVD avec un angle rasant et on peut voir le spectre de second ordre. C'est parfois un peu limite (surtout pour le rouge). -- Cliquer pour agrandir.

Voir aussi

* A Toy Spectroscope and Its Operational Diagram
* Faire un spectroscope avec une boîte en carton et un CD
* Spectroscope sur le site Olympus Mons
* Observation de l'éclairage public -> pollution lumineuse, fait avec cet équipement.
* À propos des phosphores des tubes luminescents
* ULg/Printemps des Sciences 2011/LL19/Les signatures de la matière : dossier pédagogique.pdf, fiche d'application