• Réalisation et étude d’un modèle de spectroscope à fentes (à prisme ou réseau), en projection sur écran : dispersion (étalonnage à l’aide d’une lampe spectrale dont les raies d’émission sont supposées connues), résolution (limitation géométrique, influence de la diffraction), cas particulier du réseau (zone spectrale libre de recouvrement des ordres, effet de Blaze). Comparaison des propriétés d’un prisme et d’un réseau.
  • Utilisation d’un goniomètre à prisme ou à réseau pour mesurer les longueurs d’onde des raies d’une lampe spectrale.
  • Réalisation d’un spectroscope à réseau avec projection sur la barrette CCD Caliens. Visualisation du spectre en intensité sur oscilloscope, enregistrement et réalisation d’un étalonnage en longueur d’onde sur PC.
  • Utilisation du monochromateur Jobin Yvon motorisé : principe, choix du réseau (600 traits/mm ou 1200 traits/mm), mesure de la résolution en nm/mm de fente à l’aide d’un enregistrement sur PC via un photomultiplicateur et une carte d'acquisition (enregistrement du profil d’intensité d’une raie d’émission d’un laser ou d’une lampe spectrale, pour différentes largeurs de fentes), fonction d’appareillage d’un monochromateur (lumière blanche).
  • Utilisation d’un spectromètre CCD professionnel miniature (Oceanoptics) à fibre optique, équipé d'une barrette CCD intégrée avec logiciel de spectroscopie : caractérisation des performances de l'appareil (précision et exactitude), détectivité (signal/bruit), mesure de la résolution pour différentes tailles de fibres optiques, visualisation du spectre à l’ordre 2.
  • Utilisation du spectromètre CCD Ulice : même principe que le précédent, mais ce spectromètre, plus encombrant, peut être ouvert pour expliquer son fonctionnement. Le logiciel permet de normaliser le spectre mesuré par un spectre de référence contenant le réponse de l’appareil (fibre, réseau, CCD). Un affichage du spectre en mode "couleurs" permet d’associer à chaque longueur d’onde une couleur. Le module " absorption " comporte une source blanche et un porte cuve dans un boîtier fermé sur lequel on fixe la fibre. Ceci permet de réaliser très simplement des mesures d’absorption en éliminant la lumière parasite.
  • Applications : Utilisation de l’un des montages précédents pour l’étude de spectres d’émission (lampe spectrale, émission d’une lampe à incandescence en fonction de la température du filament, tube fluo, lampe fluocompacte, LED, fluorescéine, luminophores d'un écran d'ordinateur …) ou d’absorption (verre coloré, filtre interférentiel, échantillon de semiconducteur ZnTe, fluorescéine, KMnO4, …). Le montage avec projection sur écran a l’avantage d’être très démonstratif et permet de visualiser les couleurs. Le montage avec projection sur la barrette CCD Caliens permet de comprendre comment fonctionne le spectromètre commercial Ocean optics ou Ulice. Ce dernier permet l’enregistrement rapide et avec une assez bonne résolution d’un spectre en intensité, avec normalisation par un spectre de référence si nécessaire. Ceci peut-être aussi réalisé, de façon moins rapide, avec le monochromateur motorisé.
  • Caractérisation photométrique d'un photodétecteur : à l'aide d'une source blanche, de filtres interférentiels et d'un puissance-mètre calibré, on étudie la réponse spectrale d'un photodétecteur (photodiode, photomultiplicateur, CCD, ...).
  • Caractérisation photométrique d'un spectromètre : par enregistrement du spectre d'émission d'une lampe blanche calibrée, on détermine de la réponse spectrale d'un spectromètre. Réalisation d'un étalon secondaire.
  • Application à la détermination de leurs indices colorimétriques et principes de la caractérisation et de la reproduction des couleurs. Lien entre couleur et spectre : enregistrement du spectre émis par une source lumineuse (tube fluorescent, écran d’ordinateur) et convolution avec la réponse de l’œil. Détermination des coordonnées colorimétriques et comparaison avec un spectre blanc filtré. Application à la prédiction de la couleur apparente des corps en fonction des caractéristiques de l’éclairage utilisé.
  • Spectroscopie interférentielle. Interféromètre de Michelson en configuration lame d’air.
    1. Projection sur écran (mesures : longueur d’onde d’une raie d’émission de lampe spectrale, écart du doublet du Na, estimation des largeurs de raies de lampes spectrales, bande passante d’un filtre interférentiel ou verre coloré).
    2. Enregistrement d’interférogrammes : utilisation d’un Michelson motorisé, d’un photomultiplicateur relié à une interface informatique et d’un logiciel de traitement de données permettant le calcul de transformée de Fourier. Divers programmes de simulation permettent de comprendre l’influence des différents paramètres liés à l’appareillage et au choix des zones de mesure. Plus simplement, on dispose d’une barrette CCD équipée d’une interface informatique et d’un logiciel de traitement de données (Caliens) permettant de réaliser un enregistrement dans le temps du signal reçu par le pixel central de la barrette et de l’analyser (par FFT) pour en déduire la distribution spectrale de la source.
  • Comparaison des spectromètres interférentiels de Michelson et de Fabry-Pérot : application à la caractérisation du spectre des modes d'une diode laser multimode.
  • Capteur interférométrique à fibre optique monomode : cf. rubrique optoélectronique, photorécepteurs, fibres optiques