TP5- ETUDE DU SPECTRE D`EMISSION D`UNE SOURCE
Contents
1. moteur lectrique arr t et d bray s lecteur plac entre deux graduations Fentes d entr e et de sortie 0 8 mm Placer le laser vert devant l entr e Eclairer la fente d entr e avec le faisceau laser largi par l objectif de microscope Suivre le trajet de la lumi re dans le monochromateur de l entr e vers la sortie R gler manuellement 532 nm 5320 A Observer en sortie la lumi re verte sur un cran 04 1 Rechercher pr cis ment l intervalle de longueur d onde pour lequel on voit du vert en sortie En prenant la valeur centrale de l intervalle comme mesure de Zyuser vet estimer l cart de justesse avec la valeur de r f rence Aref 532 0 nm Pour les mesures pr c dentes r alis es avec ce monochromateur une correction de justesse est elle n cessaire 4 2 R solution et incertitude en longueur d onde O4 2a Estimer la r solution en longueur d onde de vos s ries de mesures r alis es avec HD2102 2 Justifier O4 2b E stimer les temps de r action lors des d clenchements de l enregistrement Appuis sur touche LOG En d duire une estimation de l incertitude qui en d coule sur les valeurs de longueur d onde mesur es lors des enregistrements En fin de TP arr ter tous les appareils y compris le luxm tre TPS ECLAIRAGE 3 1 8 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 5 MAQUETTE D UN MONOCHROMATEUR Co2. 6 S lecteur 7 entre deux graduations vitesse d bray e R gler les deux fentes d entr e et de sortie 0 8 mm Placer la LED devant la fente d entr e 2 avec son cache en plastique noir Mettre l alimentation de la LED en marche Observer le faisceau de lumi re dans l appareil travers le plexiglas O1 3 Balayer manuellement le spectre de la lampe commencer par la limite Rouge IR vers 700 800 nm finir par la limite Violet UV vers 350 400 nm D terminer approximativement en nm la plage de longueurs d onde visibles par l il Attention remarquer qu aux extr mit s du spectre visible on peut observer l 1l en sortie du monochromateur un petit spectre suppl mentaire correspondant un reflet parasite 1l ne faut pas tenir compte videmment Information le test d talonnage pratiqu ult rieurement au 4 1 montrera que le monochromateur est correctement talonn TPS ECLAIRAGE 3 1 3 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 2 REPONSE DU RADIOMETRE AU RAYONNEMENT DE LA LED EN FONCTION DE Principe de l exp rience propos e Une lampe d clairage LED met un faisceau de lumi re blanche concentr sur la fente d entr e du monochromateur Il claire le r seau qui forme un spectre color Utilis en mode automatique le moteur lectrique et sa bo te de vitesse font pivoter lentement le r s
3. 03 Date Cal 2013 09 30 10 31 3 Hum Serie 12029706 Date Logiciel 2013 03 06 Type Cal Factors Conde Model Sicram PHOT Code Ut DELTAOHM Sonde B Date T emps CiataLogging Instrument 06 71 272013 Interval Eneg 1sec F PC 0E 12 2012 Coupure pendant datalogging Ei ATTENTION Lars d anc Sep PE Instrument ETAT TOM COTS ciha AET IE z Fateteres In tron ntsers regie au RC Fi Auto coupure Instrument Mise jour Date Temps Instrum Date Temps PC Batt Level 6 09 z Canaus Memoire luminanc Jux aija Dre 100 0 CHE Iluminar lus Fl Activer valeurs aa Temps de mem disponible d 3h 53m 20 F Modalit Int gration Ambiental Parameters Temps Int Seuil Niveau Int Seuil Q C 00 00 D 00E 0 Marcher x Annuler Test de d connexion du luxm tre Il faut d connecter l instrument pour que ses boutons de bo tier puissent tre utilis s et fonctionnent correctement LOG etc 3 i el E y ha Pm an Le faire avec un clic sur D brancher Probl me au changement de sonde On doit arr ter le luxm tre pour en changer la sonde La nouvelle sonde ne peut pas tre reconnue par le K AVERTISSEMENT D tect Instrument mauvais s x SVP essayer encore le branchement logiciel lors d un changement chaud La sonde peut aussi ne pas tre reconnue lorsque l on reconnecte apr s le changement de sonde le pl
4. e de valeurs de mesures dans la feuille Traitement RAD gt Erad normalis Erad Erad max O2 4a D terminer la valeur max de vos mesures soit Erad max en adaptant la formule de la cellule L la cellule LI a t nomm e Eradmax Compl ter la colonne D Erad normalis en divisant chacune de vos mesures de Erad par la valeur max utiliser soit le nom de la cellule soit L 1 les r sultats seront automatiquement compris entre 0 et I O2 4b La s rie de donn es Erad normalis est automatiquement mise jour dans le graphe correspondant de la feuille Graphes RAD Ne pas imprimer le graphe mais le commenter 2 5 N cessit d une correction analyse th orique Analyse de la mesure d clairement nerg tique Erad Pendant l enregistrement r alis pr c demment Le flux nerg tique Figpn en W entrant dans le monochromateur est fourni par la LED il d pend des propri t s spectrales de la LED en mission Le flux sortant du monochromateur et arrivant sur la sonde est Puf M x Fien o M est l att nuation sans unit lors du passage travers le monochromateur L clairement nerg tique mesur en sortie par le radiom tre est Feu 4 MxF 4 DEVa DEE Vu DIE o A est la surface du d tecteur et V aa la sensibilit spectrale relative du radiom tre E aad Nai X E Pour calculer les valeurs normalis es de Ex on a be
5. en plexiglas cache lumi re en carton La lumi re de la LED 1 entre par la fente d entr e 2 est dispers e par le r seau tournant R et sort par la fente de sortie 3 La longueur d onde de la couleur disponible en sortie est indiqu e sur l afficheur 4 en 1 10 de nm c est dire en mais utiliser uniquement le nm 1 nm 10 La molette 5 est associ e la rotation du r seau si elle tourne la longueur d onde change et r ciproquement Mode Travailler moteur lectrique de d filement arr t 6 manuel S lecteur de vitesse de d filement d bray 7 le placer sur une des positions interm diaires situ e entre deux indications de vitesse R glage de la main sans forcer l aide de la molette 5 Le moteur muni d une bo te de vitesse permet la rotation continue du r seau afin de balayer le spectre de la source vitesse r glable L interrupteur inverseur 6 permet d arr ter ou de choisir le sens de d filement en c est dire le sens de rotation du moteur Mode s lecteur 7 r gl sur 100 10 min nm s automatique _ Choix du sens de d filement avec l interrupteur 6 NE PLUS TOUCHER la molette la main 5 risque r el pour la bo te de vitesse pignons nylon 1 3 Estimation de la plage visible 1 utilisation du monochromateur avec votre enseignant Travailler en Mode manuel Moteur lectrique arr t
6. photome trique LP 47L PHOT sn ns a hi nine 13 Annexe A4 Caract risation de l il standard CIE ssssscccococscccccecessssssssoosoosococecceeesee 15 Annexe A5 Caract ristiques d un module Laser C2025 vert 532 nm ses 16 Annexe A6 Luminance spectrique d une lampe incandescence halog ne 17 Annexe A7 Ex cution d une macro dans CALC ssssssssseeesessssccceeeseeee 13 Ouvrir une session sur l ordinateur Utilisateur etmp Mot de passe mesures TPS ECLAIRAGE 3 1 19 B VELAY
7. IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 TP5 ETUDE DU SPECTRE D EMISSION D UNE SOURCE POUR L ECLAIRAGE PRESENTATION Sujet Utiliser un monochromateur et un radiom tre luxm tre pour tudier la distribution spectrale en mission d une LED blanche d clairage Objectifs Mesures d clairement nerg tique en W m et d clairement lumineux en lux Comprendre la sp cificit de la vision humaine sensibilit spectrale compar e il radiom tre luxm tre Savoir utiliser un syst me optique complexe le monochromateur R cup rer traiter et analyser des donn es par informatique Comprendre l influence de la distribution spectrale d une source de lumi re Consignes et s curit Le mat riel optique ne DOIT jamais tomber Penser serrer les vis des cavaliers sur le banc optique En fin de TP penser arr ter TOUS les appareils y compris le luxm tre Plan du TP l Utiliser un monochromateur p2 2 R ponse du radiom tre au rayonnement de la LED en fonction de p4 3 R ponse du luxm tre au rayonnement de la LED en fonction de p7 4 Analyse m trologique p8 5 Maquette d un monochromateur p9 Annexes Version en couleur accessible par le raccourci Pour les TP sur le bureau du PC A1 Liste du mat riel utilis p9 A2 Utilisation du luxm tre HD2102 2 et du logiciel Delta Log9 p 10 A3 Caract ristiques des sondes rad
8. aliser Choisir l onglet Clavier S lectionner la cat gorie Macro D velopper l arborescence tp5_travail ods standard correction Choisir la macro associ e f_interpolation Choisir le raccourci clavier associer dans la liste propos e ici Ctrl Maj M Cliquer sur Modifier puis OK Source de la technique http www commentcamarche net contents 1375 executer une macro TPS ECLAIRAGE 3 1 18 B VELAY J D partement Mesures Physiques Saint Nazaire TP Optique Semestre 2 UNIVERSIT DE NANTES TP6 ETUDE DU SPECTRE D EMISSION D UNE SOURCE POUR L ECLAIRAGE PRESENTATION nana 1 0 TRAVAIL PREPARATOIRE faire avant le TP ssssssssccccccccssssssccccceee 1 1 UTILISER UN MONOCHROMATEUR sssoocoocoecccccesscesesssssoooososcccececesessssssssssssssssee 2 2 REPONSE DU RADIOMETRE AU RAYONNEMENT DE LA LED EN FONCTION DE anni ie a aRt 4 3 REPONSE DU LUXMETRE AU RAYONNEMENT DE LA LED EN FONCTION DE Annie nas A reaa 7 4 ANALYSE METROLOGIQUE sssssssssssoccccccccccesesessssssoocosoocccececcesssssesssssosossssececesssee 8 5 MAQUETTE D UN MONOCHROMATEUR eeeeeseessssssscsssscccccocccccesssssssoosocococcececessses 9 ANNEXES dan antennes en a E NOEN 9 Annexe A1 Liste dui materiel utilise sortis nt en eat 9 Annexe A2 Exercice d acquisition avec luxm tre et logiciel delta log9 10 Annexe A3 Caract ristiques des sondes radiom trique LP 471 RAD et
9. colonne G Vphot interpol e de la feuille traitement RAD O5 2a Compl ter la colonne H en calculant les valeurs de Elux pr vu O3 2b Utiliser la valeur max de Elux pr vu Compl ter la colonne I en calculant les valeurs normalis es Elux pr vu normalis O5 2c Ajouter la s rie de valeurs Elux pr vu normalis au graphe de la feuille Graphes PHOT Ne pas imprimer le graphe attendre la question Q3 3c R ponse du luxm tre au rayonnement de la LED Pr r glage du montage D connecter le luxm tre dans le logiciel DeltaLog9 Conserver la largeur des fentes d entr e et de sortie 0 8 mm Eteindre le luxm tre gt HD2102 2 puis changer de sonde en connectant la sonde LP 471 PHOT Mettre ensuite en place la sonde LP 471 PHOT sur le support devant la fente de sortie sans oublier le cache lumi re gris Replacer soigneusement le cache en carton sur le dessus du monochromateur Remettre en marche le luxm tre HD2102 2 TPS ECLAIRAGE 3 1 7 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 R alisation de l enregistrement V rifier que le moteur est d bray puis r gler manuellement 350 nm Embrayer en tournant le rotacteur vitesse du moteur 1000 A mn Mettre en route le moteur avec croissant Commencer l acquisition en pressant la touche LOG lorsque 400 nm pile Arr ter l acqu
10. e LOG Chaque s rie d acquisitions pr sente en m moire dans le bo tier g n re un Report lors de l export Utilisation des donn es dans DeltaLog9 Les valeurs du report s lectionn sont affich es dans la table Remarquer plus bas le graphe automatique des donn es du report s lectionn enregistr es en fonction du temps L appareil est un enregistreur de donn es data logger en anglais CECE L option exporte la s rie de donn es dans un fichier au format Excel Le logiciel Excel s ouvre automatiquement Il ne reste plus qu enregistrer le fichier nom_choisi xls Ce fichier sera exploit par la suite dans le tableur CALC 8 Microsoft Excel Classeur Fichier Edition Affichage Insertion Format Outis Donn es D Henriees ef 2013 12 06 14 58 12 2013 12 06 14 58 12 l 2 2013 12 06 14 58 13 0 0026 3 2013 12 06 14 56 14 0 0022 4 2013 12 06 14 58 15 0 0026 5 2013 12 06 14 56 16 0 0034 Test de vidage de m moire Utiliser le menu Instrument Annuler M moire Instrument Confirmer Patienter et consulter la fen tre ex de fen tre compl te la page suivante V rifier l tat de la m moire avec Memoire DataLoggmg E Q Mem Libre 100 0 Interval Erreg sec v TPS ECLAIRAGE 3 1 11 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Instrument Mod le HO2102 21 Wers Logiciel 02
11. e source de tension r gul e Mat riel informatique et logiciels utilis s TPS ECLAIRAGE 3 1 Un ordinateur PC MP OPTIQUE2 win7 avec logiciels DeltaLog9 et Microsoft EXCEL 97 Un c ble de liaison s rie USB miniUSB Un acc s l imprimante r seau Documentation pdf de HD2102 2 et LED Fichier de travail pour tableur CALC avec macro de double interpolation Texte TP pdf 9 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A2 Exercice d acquisition avec Iuxm tre et logiciel delta log9 A FAIRE SANS TRAINER L appareil est syst matiquement identifi dans le logiciel par le terme luxmeter au sens large Ce n est proprement parler un luxm tre que si on utilise la sonde PHOT mesures en 1x Sinon c est un radiom tre lorsqu on utilise la sonde RAD mesures en W m Acquisition avec le Iuxm tre HD2102 2 non connect au PC Pr r glage du mat riel Brancher la sonde LP 471 RAD et mettre en marche le HD2102 2 ON OFF La sonde RAD est reconnue automatiquement et l appareil indique l unit W m sous la forme W n R alisation de l enregistrement Appuyer sur la touche LOG Imm diatement l appareil r alise un enregistrement d une valeur toutes les secondes Remarquer le bip r gulier Enregistrer pendant quelques secondes puis arr ter l enregistrement en appuyant
12. e valeurs de S lectionner la cellule C1 de la feuille interpolation et coller en bloc les valeurs de Ex cuter la macro f_interpolation avec le raccourci clavier Ctrl Maj M Ou alors par le Menu Outils Macros Ex cuter la macro Cela prend un peu de temps suivre l avanc e du calcul sur le graphe Copier la colonne D contenant les valeurs V aa interpol es Coller en bloc ces valeurs dans la colonne E de la feuille traitement RAD Technique CALC pour les macros voir l Annexe 7 O2 6a Obtenir dans la colonne E de la feuille Traitement RAD la s rie de valeurs n cessaires de Vrad interpol e en ex cutant la macro suivre la proc dure pr c dente O2 6b Compl ter la colonne F Erad normalis corrig en divisant chaque valeur d clairement Erad normalis par la valeur correspondante Vrad interpol e O2 6c Ajouter la s rie de donn es Erad normalis corrig au graphe de la feuille Graphes RAD Imprimer le graphe Commenter ces graphes en d tail vous pouvez annoter cette impression la main TPS ECLAIRAGE 3 1 6 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 3 REPONSE DU LUXMETRE AU RAYONNEMENT DE LA LED EN FONCTION DE 3 1 Courbe de r f rence de la sonde PHOT Vpnoi 3 2 3 3 Observer la courbe de r f rence pour la sonde PHOT disponible dans la feuille Graphe PHOT de vo
13. eau le spectre d file devant la fente de sortie L clairement d l l ment de spectre s lectionn par la fente de sortie est mesur par la sonde RAD utilisation de l appareil en radiom tre Pendant le d filement du spectre le syst me mesure une valeur toutes les secondes Une fois l enregistrement termin on exporte l ensemble des valeurs vers l ordinateur On les transf re ensuite dans une feuille de calcul de tableur afin de les exploiter Cet enregistrement au cours du temps peut tre converti en graphe E parce que le d filement a t r gulier d dt constant 2 1 Prise en main du luxm tre et du logiciel Brancher la sonde LP 471 RAD et mettre en marche le HD2102 2 ON OFF Celui ci se r gle automatiquement en radiom tre et indique l unit W m sous la forme incorrecte W m Prendre en main le syst me de mesure en faisant sans tra ner l exercice d acquisition d crit dans l Annexe 2 2 2 R ponse spectrale du radiom tre au rayonnement de la LED Pr r glage du montage D connecter le Iluxm tre dans le logiciel DeltaLog9 Le moteur du monochromateur est l arr t et d bray Conserver la largeur des fentes d entr e et de sortie 0 8 mm Placer devant la fente de sortie le capteur LP 471 RAD avec le cache lumi re gris HD2102 2 est en marche Placer soigneusement le cache en carton sur le dessus du mo
14. en seconde des dates d enregistrement en commen ant 0 en d but d enregistrement 02 2 Compl ter la colonne B lambda en nm en pr cisant la formule employ e Ajuster le nombre de lignes des colonnes et B votre nombre de mesures Si vous avez respect les consignes votre premi re valeur devrait tre 400 nm et la derni re 750 nm V rifier que les valeurs que vous avez calcul es colonne B sur la base de la vitesse de d filement du r seau utilis e en nm s sont coh rentes avec ces bornes 2 3 Courbe de r f rence de la sonde RAD V ad Observer la courbe de r f rence pour la sonde RAD disponible dans la feuille Graphe RAD de votre classeur tp5 travail votre_nom ods color es de la lumi re mesur e le signal produit n est pas le m me selon Elle d crit comment le radiom tre r agit aux diff rentes composantes gt ns f La courbe repr sente la sensibilit spectrale relative du d tecteur RAD not e V 4 dont les valeurs en ordonn e sont comprises entre 0 et 1 soit 0 100 En math matique une telle courbe est dite bo a RE normalis e Cf Annexe A3 T3 o 4 50 La courbe propos e dans le tableur est restreinte la plage de mesure 400 nm 750 nm sur cette plage on remarque que 0 6 lt Vial lt 1 2 4 Visualisation des mesures Erad normalis es Il devient donc n cessaire de disposer d une s rie normalis
15. ibrage lt 4 0 f accord r ponse photopique V A lt 8 0 f r ponse comme loi du cosinus lt 3 f lin arit lt 1 f4 erreur sur la lecture de l instrument lt 0 5 fs fatigue lt 0 5 D rive un an lt 1 Temp rature de fonctionnement 0 0 C Norme de r f rence CIE n 69 1 0 9 0 8 R ponse spectrale relative 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 380 430 480 530 580 630 680 730 780 830 nm Extrait du Manuel d instruction Delta Ohm LP471 PHOT disponible sur le site Internet Delta Ohm TPS ECLAIRAGE 3 1 14 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A4 Caract risation de l il standard CIE Courbes de sensibilit spectrale de l il standard CIE e L observation d un rayonnement se traduit pour un tre humain par un ensemble de stimulations visuelles interpr t es par le cerveau en termes de couleurs analyse des impressions color es colorim trie ou de niveau sur une chelle d importance analyse de la quantit de rayonnement photom trie Ces impressions d pendent du sujet de son ge de sa fatigue des conditions d clairage actuelles et ant rieures blouissement accoutumance la CIE Commission Internationale de l Eclairage a d fini sur la base d tudes statistiques un observateur standard e La vision de jour ou photopique est bien adapt e des niveaux de luminance ambiante important sup r
16. ieure 10 cd m elle met en jeu des d tecteurs de la r tine appel s c ne il y en a de trois types qui permettent en g n ral une bonne appr ciation des couleurs Le maximum de sensibilit se situe 555 nm e La vision de nuit ou scotopique est bien adapt e des niveaux de luminance faible moins de 10 cd m elle met en jeu un autre type de d tecteur appel b tonnet Le maximum de sensibilit se situe 510 nm e Les courbes de sensibilit spectrale relative V A et V d crivent pr cis ment ces deux types de vision et permettent de comparer les impressions visuelles cr ent par des lumi res monochromatiques Longueur d onde rm Passage entre syst me nerg tique et lumineux unit s visuelles Depuis 1978 le raccordement entre les deux syst mes est bas sur la vision de jour de l 1l moyen au maximum de la courbe V A 683 lumen amp 1 watt pour 555 nm Pour un rayonnement monochromatique donn on a e En vision de jour photopique F A Km VA F A avec Kn 6831m W e En vision de nuit scotopique F A K m V A R X avec K n 17031m W 1 TPS ECLAIRAGE 3 1 15 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A5 Caract ristiques d un module Laser C2025 vert 532 nm Modules lasers si l emploi 0 YG o C2010 D2020 C2011 C2015 C2016 C2020 C2025 Modules lasers collimat s compact
17. iom trique et photom trique LP741 p13 A4 Caract risation de la vision de l il standard CIE p15 A5 Caract ristiques d un module LASER vert 532 nm oVio optics p 16 A6 Luminance spectrique d une lampe incandescence halog ne p 17 A7 Ex cution d une macro dans CALC p18 0 TRAVAIL PREPARATOIRE faire avant le TP Le texte du TP en couleur ses annexes compl tes et les logiciels de simulation sont accessibles sur Internet par http mpsn free fr e Lire attentivement le texte de TP tout particuli rement les paragraphes 1 1 et 2 5 e Si vous en avez revoir vos notes de Cours de lyc e sur le r seau optique TP5 ECLAIRAGE 3 1 1 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Ouvrir le dossier MesDocs situ dans la partition E du PC Il contient le fichier de travail tp5_travail ods pour tableur CALC le texte complet du TP en couleur avec ses annexes ainsi que la fiche d crivant la LED au format pdf Les logiciels utiles au TP sont disponibles sur la barre des t ches 1 UTILISER UN MONOCHROMATEUR 1 1 Principe du monochromateur Un r seau plan R est un composant optique qui disperse la lumi re selon la longueur d onde les lumi res quittent le r seau dans des directions diff rentes selon c est dire leur couleur La lumi re analyser claire la fente d entr e Fe Cette fente sert d objet au miroir sph rique d en
18. isition en pressant la touche LOG lorsque 750 nm pile Arr ter le moteur et d brayer de suite avec le rotacteur Reconnecter le luxm tre dans DeltaLog9 Transf rer les s ries de donn es vers le PC dans le logiciel DeltaLog9 S lectionner le bon Report puis exporter vos mesures PHOT au format Excel en enregistrant Mesures_PHOT_VotreNom xls dans le dossier MesDocs Exploitation de l enregistrement de Ewx Copier les deux colonnes utiles de votre fichier Mesures_PHOT_VotreNom xls dans les colonnes D et E de la feuille Export DeltaLog la premi re ligne doit contenir les titres Export PHOT et Elux Vous retrouvez votre s rie de valeurs mesur es Ewx recopi es dans la colonne C de la feuille Traitement PHOT Dans cette feuille la colonne A contient les valeurs en seconde des dates d enregistrement en commen ant 0 en d but d enregistrement O5 3a Compl ter la colonne B lambda en nm Ajuster le nombre de lignes des colonnes et B votre nombre de mesures O5 5b D terminer Elux max puis compl ter la colonne D avec les valeurs Elux normalis O5 3c Ajouter la s rie de donn es Elux normalis au graphe de la feuille Graphes PHOT Imprimer le graphe Commenter ces graphes en d tail vous pouvez annoter cette impression la main 4 ANALYSE METROLOGIQUE 4 1 Etalonnage du monochromateur Travailler en Mode manuel
19. n de lumi re de la LED sans unit E 2 6 Spectre d mission de la LED apr s correction Valeurs de V 4 4 n cessaires pour la correction La s rie de valeurs disponibles de Ead normalis correspond ligne ligne dans la feuille du tableur la s rie des valeurs de de la colonne B Il faut donc disposer des valeurs correspondantes de V a X pour la m me s rie de valeurs de On ne dispose pas a priori de ces valeurs La colonne E de la feuille r f rence montrent les 70 valeurs particuli res ayant servi tracer la courbe de r f rence de la sonde RAD Pour calculer les 200 et quelques valeurs num riques n cessaires on proc de une s rie d interpolations lin aires pour une valeur particuli re de on prend les deux valeurs de la s rie de r f rence qui l encadrent en tant les plus proches soit Aint lt lt Asup puis on calcule la valeur V 4 interm diaire entre V a Ain et Viad Asup En consid rant que Vaq varie comme sur un segment de droite Le calcul de cette s rie de valeurs V A 4 se fait l aide d un programme appel Macro dans le langage des tableurs accessible dans la feuille interpolation du dossier de travail et qu il faudra ex cuter selon la proc dure particuli re suivante Proc dure d interpolation S lectionner toute la colonne B de la feuille traitement RAD en cliquant sur B puis copier en bloc votre s rie d
20. nochromateur R alisation de l enregistrement R gler manuellement 350 nm R gler la vitesse du moteur 1000 mn nm s ce qui embraye le moteur Mettre en route le moteur avec croissant Commencer l acquisition en pressant la touche LOG lorsque 400 nm pile Arr ter l acquisition en pressant nouveau la touche LOG lorsque 750 nm pile Arr ter le moteur du monochromateur et d brayer de suite le moteur avec le rotacteur Reconnecter le luxm tre dans DeltaLog9 Transf rer la s rie de donn es vers le PC avec le logiciel DeltaLog9 Exporter vos mesures au format Excel en enregistrant Mesures _ RAD _VotreNom xls dans le dossier MesDocs Remettre 350 nm pour une seconde s rie de mesures ult rieures voir 3 3 Exploitation de l enregistrement de Eraa Ouvrir le classeur tp5 travail ods disponible dans le dossier MesDocs Renommer ce fichier tp5 travail votre_nom ods TPS ECLAIRAGE 3 1 4 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Copier les deux colonnes utiles de votre fichier de mesure dans les colonnes A et B de la feuille Export DeltaLog la premi re ligne doit contenir les titres Export RAD et Erad Votre s rie de valeurs mesur es E a a t recopi es dans la colonne C de la feuille Traitement RAD Dans cette feuille la colonne A contient les valeurs
21. nouveau sur la touche LOG Remarquer l arr t imm diat des mesures Communication du Iuxm tre avec le logiciel DeltaLog9 Pr alable Le PC est d j en marche Le logiciel DeltaLog9 est ex cut L appareil Delta Ohm est reli en fa ade du PC avec le c ble USB Reconnaissance du Iuxm tre par DeltaLog Cliquer sur Connect Donn es sur l Instrum x f E Z Instrument HD2102 21 A Ch Fichier Instrument Vue Outi he Lumeta Num S rie 13028706 Apr s un d lai long le a ID Usager DELTAOHM luxm tre est d tect Test d export des donn es du Iluxm tre vers le PC avec DeltaLog Cliquer sur Chargement donn es sur PC Rapport Num Patienter jusqu au chargement complet en Cha rgem ent Co mpl et 4 Annuler T l chargement TPS ECLAIRAGE 3 1 10 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 AD s Ma iTe Report amp Date Heure W rad mz E Reporti 2013712704 18 13 53 0 6E 3 2013 12 04 17 55 49 2013 12 04 18 13 54 0 4E 3 Num Donnees 262 201320 187366 0 9E 3 2013 712704 18 13 56 0 9E 3 2013712704 18 13 57 0 9E 3 2013712704 18 13 56 11E 3 2013712704 18 13 59 1 1E 3 Les s ries de donn es sont regroup es dans des Reports Une s rie est constitu e des acquisitions m moris es entre deux appuis sur la touch
22. nsulter votre enseignant RS RE EEE RENE NOR Selon le temps qui vous reste tester la maquette reproduisant la structure du monochromateur utilis pendant le TP disponible dans la salle Le montage est r alis avec des composants optiques s par s Tester la forme des faisceaux de lumi re l aide d un cran fait d un petit morceau de papier Tester l effet de la rotation du r seau R r seau par r flexion avec 1200 tr mm Il se peut que la partie mobile du support de r seau bloque un peu t ML ER CA EN A AN EVES WAY yke LA uw LE Fr TaD i es Ss y l OES NaS t ANNEXES Annexe A1 Liste du mat riel utilis Mat riel utilis Sur table Un banc optique gt 1 50m 3 cavaliers un support porte lentille comme support de sonde Un radiom tre luxm tre Delta Ohm HD2102 2 et ses deux sondes LP471 RAD et PHOT Un monochromateur analogique JOBIN Y VON et 2 caches lumi re plastiques Une lampe LED d clairage 12 V 6 5 W Verbatim MR16 GU5 3 6 5W 4200 K Neutral White 275LM DIM et sa source de tension r gul e Un laser vert avec expansion de faisceau objectif 10 0 25 Texte de TP et Annexes incluant les fiches techniques des divers composants et le mode d emploi du HD2102 2 et du logiciel DeltaLog9 Variantes Une lanterne avec lampe incandescente halog ne 10 V 100 W m me source de tension r gul e Un spot halog ne dichro que 12 V 50 W m m
23. s en bo tier haute r sistance livr s avec leur alimentation secteur Existe en technologie diode laser rouge 650 et 635 nm et en laser Yag doubl vert 532 nm Tous les modules sont en classe avec adaptateur pour C2020 t mettent en continu Scheme de M struciure xlermre C2010 C2011 C2015 C2016 002020 Emission 647 958 nm rouge 642 643 nm rouges R f rence C2020 C2025 saz nm vert 532 nm vert DPSS 1064nm doub DPSS 1064nm doubl Technologl Diode laser co code g r malse Lhode laser coiamat e 533 nm 539 nm Pulssan ts d mission gt lt 1mW gt 04 aimi i em 20 8 cimi Cat gorie Classe li Classe li Alimentation fournie 8124 de 50 mA B 12V de 50 mA Divergence lt imrad lt 1mrad mer NITEF Sidha EdQ hrs 7000hrs Temp C utilisation 30 C 50 C 30 C 800 etta sabt 18 saie Attention Le fonctionnement des modules 532 nm est fortement d pendant de la temp rature Le d marrage et la stabilisation de la puissance peut n cessiter jusqu 2 minutes Source oVio Optics TPS ECLAIRAGE 3 1 16 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A6 Luminance spectrique d une lampe incandescence halog ne La lampe incandescence utilis e dans la lanterne est une ampoule filament de tungst ne W contenant une faible quantit d iode vaporis e Ce ga
24. soin d exprimer la valeur maximale Ead max Si on note 455 nm le pic bleu de la LED sur le graphe des mesures pour laquelle E est le MXF maximum alors E samas 4 Epa T Vaa IX E TP5 ECLAIRAGE 3 1 5 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 On calcule alors l clairement normalis VuU XxXMXxE ep A Ea normalis 4 Enu En n a e 5 V ad x i i o pre E aa A Nea X M X Fiep V aa A X F gp A Evidemment on v rifie que Eee Emal Eci On voit donc que Ead normais Utilis pour tudier le spectre d mission de la LED d pend explicitement de la sensibilit du radiom tre V a qui n est pas une constante Rappel la courbe de r f rence indique 0 6 lt Vraa lt 1 sur la plage de mesure 400 n m 750 nm Il faut donc corriger pour que les r sultats ne d pendent plus de V A X donc de la sonde RAD utilis e Correction de l clairement mesur La correction consiste simplement diviser la mesure pr c dente par la sensibilit V En effet Z E normalis 2 V ad x Fiep Fiep 4 rad normalis corrig x Vi A N 2 Vu X Fp Vu X F p On constate alors que Es normalis corrig Est Simplement proportionnel Fiep Cette courbe pourra donc tre consid r e comme repr sentative du spectre d missio
25. tr e Me pour produire le faisceau de lumi re parall le clairant le r seau R sous incidence constante Le r seau s pare g om triquement les diff rentes composantes color es de la lumi re Le miroir sph rique Ms redirige les lumi res du spectre vers la sortie La fente de sortie Fs ne laisse passer qu une petite partie du spectre centr e sur la valeur l ment du spectre de largeur A le r glage de la position du r seau s lectionne la couleur disponible en sortie Une rotation du r seau vitesse constante fait varier en sortie dA dt constant Ce d filement r gulier des couleurs au cours du temps permet d enregistrer un spectre Il faut r gler les fentes Fe et Fs avec une largeur identique cf th orie du monochromateur A devrait tre le plus petit possible r duire la largeur de Fe et Fs Mais si Fe et Fs sont trop ferm es il n y a plus assez de lumi re en sortie compromis n cessaire 1 2 Description du mat riel utilis LED d clairage pr vention et s curit Une LED blanche d clairage 1 produit un faisceau de lumi re en continu Ne pas modifier les r glages de l alimentation lectrique de la LED environ 11 5 V TPS ECLAIRAGE 3 1 2 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Monochromateur H25 par Jobin Yvon L int rieur de l appareil est visible travers la face sup rieure
26. tre classeur tp5 travail votre_nom ods Le luxm tre est con u pour r agir comme l 1l humain aux diff rentes composantes color es de la lumi re dite visible La courbe propos e est videmment restreinte au visible Soit la m me plage de mesure 400 nm 750 nm La courbe repr sente la sensibilit spectrale relative du d tecteur OOOO Meenen PHOT not e V pot A gt La courbe est normalis e les valeurs en Mr i ordonn e tant comprises entre 0 et 1 A O5 1 Comparer la courbe de sensibilit spectrale de la sonde PHOT du luxm tre celle de l il standard CIE 1978 norme internationale publi e par la CIE Commission Internationale d Eclairage Voir ventuellement l annexe A4 pour plus de d tails sur les unit s et l il CIE Pr vision de la r ponse du luxm tre au rayonnement de la LED On consid re que la s rie de valeurs Erad normalis corrig obtenue la question Q2 6 est repr sentative du spectre d mission de la LED Lorsque Vphal vaut par exemple 40 0 4 cela signifie que le luxm tre comme l 1l ne semble voir que 40 du flux re u On calculera donc l clairement lumineux pr vu comme Elux Erad normalis corrig XV phot A Remarque la s rie de valeur de V ho a t calcul e par interpolation en m me temps que celle de la sonde RAD lors de l ex cution de la macro Q2 6a Elle est recopi e dans la
27. us C simple alors est de fermer DeltaLog9 et de le relancer nouveau TPS ECLAIRAGE 3 1 12 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A3 Caract ristiques des sondes radiom trique LP 471 RAD et photom trique LP 471 PHOT SONDE RADIOMETRIQUE LP 471 RAD Sonde de mesure de l IRRADIATION LP 471 RAD pourvue de module SICRAM en ligne avec l instrument Domaine de mesure W m 0 1 10 999 9 10 1 000 19 999 20 00 199 99 200 0 1999 9 R solution W m Domaine spectral 400nm 1050nm Incertitude de calibrage lt 5 f r ponse comme loi du cosinus lt 6 f lin arit lt 1 F erreur sur la lecture de l instrument ldigit fs fatigue lt 0 5 D rive un an lt 1 Temp rature de fonctionnement 0 50 C 1 0 9 0 8 OT S d 06 K 6 05 EL Lg O 04 D 2 0 3 0 2 0 1 Q 350 450 550 650 750 850 950 1050 nm Extrait du Manuel d instruction Delta Ohm LP471 RAD disponible sur le site Internet Delta Ohm TPS ECLAIRAGE 3 1 13 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 SONDE RADIOMETRIQUE LP471 PHOT Sonde de mesure de l CLAIREMENT LUMINEUX LP 471 PHOT pourvue de module SI CRAM en ligne avec l instrument Domaine de mesure lux 0 0 19999 19999 199 99 10 R solution lux O1 0 01 10 Domaine spectral en accord avec courbe photopique standard V A Incertitude de cal
28. z a la propri t de limiter haute temp rature la vaporisation du m tal et de favoriser la reconstitution du filament au refroidissement augmentation de la dur e de vie de la lampe Le m tal tungst ne a la particularit d avoir le plus haut point de fusion soit T w 3695 K 3422 C des m taux employables Le filament de ces lampes est typiquement chauff vers 3000 K Le spectre lumineux est riche en lumi re jaune orange et rouge mais pauvre en violet bleu et vert La lumi re mise est dite chaude par les clairagistes ance spectrique W m sr ym L e 0 LE 1 10 Luminance spectrique d un corps noir unit nerg tique TPS ECLAIRAGE 3 1 17 B VELAY IUT Saint Nazaire D partement Mesures Physiques TP Optique Semestre 2 Annexe A7 Ex cution d une macro dans CALC Ex cution par le MENU Outils Macros Ex cuter la macro D velopper l arborescence S lectionner f_interpolation Ex cuter Cela prend un peu de temps suivre l avanc e du calcul sur le graphe Macros LibreOffice Basic Nom de la macro Main Macro de Macros existantes dans correction 5 Mes macros lt Standard f_interpolation Module1 Macros LibreOffice tpS essai2 odt tp5S_travail ods 3 Standard MD E E Ou aussi Ex cuter la macro f_interpolation avec le raccourci clavier Ctrl Maj M Associer un raccourci clavier une macro Menu Outil Personn
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