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1 TP5 p et pour information. Description : Etude d un prisme PTSI Un spectrogoniomètre est, comme son nom l'indique, à la fois un spectromètre et un goniomètre ( en!!!). L'appareil comprend un plateau de 0 mm de diamètre divisé en / degrés autour duquel se déplacent les différents éléments. L'ensemble est fixé sur un pied lourd par l'intermédiaire d'une colonne (). Les deux lunettes et le porte-prisme sont montés sur alidades et peuvent être arrêtés par un bouton de blocage (Vis,3,4) Les alidades recevant la lunette de visée et le porte-prisme comportent un vernier au /30 de degré permettant de lire la minute. (voir lecture du vernier) Lunette micrométrique non utilisée 5 Lunette autocollimatrice 8 3 Collimateur. Utilisation en goniomètre :.. Réglages :... Réglage de l'oculaire : But : mettre à sa vue l'appareil Réglage : En faisant coulisser l'oculaire (5), régler la netteté du réticule (croix noire). Ce réglage peut être modifié par chaque utilisateur.... Réglage de la lunette sur l'infini But : Il s'agit de régler le tirage de la lunette à l'aide de la bague moletée pour que le plan focal, matérialisé par le réticule, se trouve au foyer de l'objectif. TP Etude d un prisme Page

2 Réglage par autocollimation : Dévisser la petite vis 6 et faire coulisser son support dans la rainure, la revisser, on place ainsi une lame semi-transparente à 45 de l'axe de la lunette. La source auxiliaire S envoie un faisceau de lumière qui émerge de la lunette. On réfléchit ce faisceau sur une face du prisme (bien le placer orthogonalement au faisceau) ou sur un miroir que l'on maintient plaqué sur la sortie de la lunette (plus lumineux). On observe alors une image du plan réticulaire: on voit une deuxième croix. Mettre au point cette image en agissant sur le tirage de la lunette jusqu'à voir nettement le réticule et son image (vis 7). Pour vérifier que le réticule et son image sont dans le même plan, bouger latéralement la tête, les distances entre les axes des deux croix ne doivent pas varier. Ne plus toucher au réglage de la lunette Éteindre la source auxiliaire S et basculer la lame semi-réfléchissante, revisser la vis (6)...3. Réglage du collimateur sur l'infini : But : il s'agit de placer la fente source F au foyer objet de l'objectif du collimateur. Réglage : Enlever le prisme de la plate-forme. Viser la fente à travers la lunette. Régler la finesse de la fente du collimateur de manière à garder un éclairage suffisant sans être ébloui (vis ). En agissant sur la bague moletée du collimateur, mettre au point l'image de la fente (vis )...4. Réglages complémentaires : - En agissant sur le mouvement autour d'un axe horizontal de la lunette (vis 8) on place l'image de la fente symétriquement par rapport à l'axe optique de la lunette repéré par l'axe horizontal du réticule. - Sur certains goniomètres, il est possible de régler l'horizontalité du plateau. But : On veut rendre parallèle l'arête du prisme et la fente. Réglage : Placer le prisme sur la plate-forme (fig.) de sorte que le sommet soit pratiquement au centre. Après réflexion sur une des faces, (position ), observer l'inclinaison de la fente par rapport à l'axe vertical du réticule. En utilisant les vis de réglage de la plate-forme, faire pivoter la plate-forme pour annuler. Procéder de même de l'autre côté (position ). Résumer du trajet de la lumière : La fente ( = objet ) est au foyer objet de l'objectif du collimateur, son image I est à l'infini.. L'objectif de la lunette en donne une image I dans le plan du réticule. Le réticule étant dans le plan focal objet de l'oculaire, l'image finale est à l'infini, un œil "normal" observe la fente sans accommoder... Lecture avec le vernier : Les graduations du limbe (échelle fixe) sont en degré, le vernier (échelle mobile) est gradué en minute. L utilisation du vernier permet une lecture des angles à la minute d arc près, en utilisant l alignement entre les graduations de l échelle fixe et celle de l échelle mobile.. Les 30 graduations de la partie mobile correspondent à 9 graduations de la partie fixe. La position de la partie mobile indique la valeur de l angle mesuré arrondie au demi-degré inférieur. A cette valeur il faut ajouter le nombre de minutes d arc indiqué par la graduation de l échelle mobile qui coïncide exactement avec une graduation de l échelle fixe. TP Etude d un prisme Page

3 TP5 p 3 et 4 (fiche de TP distribuée) Etude d un prisme (p et fiche de TP : voir cahier-de-prépa/physique /TP) Pour faire la lecture au vernier (voir fig.) : - Chercher en face de quel intervalle de la graduation du limbe se trouve le zéro du vernier - Chercher la division du vernier qui se trouve dans le prolongement d'une division du limbe. On obtient les minutes d'angle - Faire la somme des deux lectures. - Deux exemples sont donnés ci-dessous Faire les deux mesures suivantes : Manipulations :. Faire les réglages pour l'utilisation goniomètre avec la lampe qui vous est fournie. Mesure de l'angle du prisme - Placer le prisme comme sur la figure ci-dessous à gauche - Par réflexion sur chacune des faces du prisme repérer les positions angulaires et '. Noter les incertitudes sur ces mesures - Montrer que A = - ' Mesurer A angle au sommet du prisme et calculer A incertitude sur la détermination de A. Comparer à la valeur théorique. 3. Mesure du minimum de déviation -Faire tourner la plate-forme qui porte le prisme pour que les rayons incidents qui sortent du collimateur tombent en incidence quasi rasante sur la face AB -Chercher à l'œil nu les rayons réfractés par la face AC. Les observer à la lunette. - Sélectionner une couleur de raie (par exemple le jaune). Faire diminuer l'angle d'incidence des rayons sur AB en faisant tourner la plate forme. On constate que la déviation D diminue, se stabilise puis TP Etude d un prisme Page 3

4 augmente. Le voir à l'œil nu puis avec la lunette. Noter l'angle de minimum de déviation. - Recommencer les mêmes opérations pour une position symétrique du prisme par rapport à l'axe optique du collimateur en faisant tourner la plate-forme (ne pas bouger le prisme sur la plate-forme). Lire '. (voir figure ci-dessus à droite) - En déduire la valeur de la déviation minimum pour cette longueur d'onde Dm : Dm = - ' 4. Vérification de la loi de Cauchy : - Chercher le minimum de déviation pour toutes les raies de la lampe au cadmium ou au mercure. A Dm sin - En déduire l'indice du prisme pour chaque longueur d'onde. n A sin - Remplir le tableau ci-dessous si vous travaillez avec une lampe au cadmium Couleur en nm ' Dm n Rouge 643,8 Vert 508,6 Bleu 480,0 Bleu 467,8 Violet 44,3 - Remplir le tableau ci-dessous vous travaillez avec une lampe au mercure Couleur en nm ' Dm n Rouge 63,4 Jaune 579, Jaune 577,0 Vert 546, Faire un calcul d incertitude TP Etude d un prisme Page 4

5 Indigo 435,8 Violet 404,6 B - Vérifier la loi de Cauchy n A en traçant n en fonction de sur papier millimétré ou sur Regressi. - Déterminer les constantes A et B en effectuant une régression linéaire sur votre calculatrice ou avec Regressi. - En prenant une lampe inconnue et en mesurant l'indice du prisme pour une radiation par la méthode du minimum de déviation, on peut alors déterminer la longueur d'onde de cette radiation par la formule de Cauchy ou par une méthode graphique utilisant la courbe étalon que vous venez de tracer. Expliquer. TP Etude d un prisme Page 5

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