Opt2-2 - Spectromètre à vision directe
Fonction
Fournir un spectre observable dans la direction du faisceau incident.
Description
Le spectroscope de Bunsen et Kirchhoff ressemble au goniomètre (Mes1-9). La source dont on veut faire l'analyse spectrale éclaire la fente du collimateur dont l'objectif (achromatique) fournit une image à l'infini. Un prisme dispersif, placé sur la plateforme centrale donne une image définitive à l'infini mais dans une direction qui dépend de la longueur d'onde (autant de directions que de lumières monochromatiques). Une lunette réglée sur l'infini reprend ces faisceaux et fournit autant d'images de la fente que de radiations monochromatiques (les "raies du spectre") dans la lumière. Pour un repérage quantitatif de ces raies, on superpose au spectre des graduations images d'un micromètre. Pour cela le micromètre (éclairé) est placé dans le plan focal objet d'une lentille, l'ensemble étant un deuxième collimateur dont le faisceau sortant pénètre dans la lunette après réflexion sur la face de sortie du prisme.
Dans le spectromètre à vision directe, le collimateur et la lunette ont même axe et sont solidaires. Cela suppose que le système dispersif ne produise pas de déviation pour la radiation moyenne (jaune).
Ce système appelé prisme à vision directe, est fait d'un prisme de flint produisant une déviation vers le bas flanqué de deux prismes de crown (verre moins dispersif) produisant une déviation vers le haut. Ces déviations, de sens inverses, se compensent pour la radiation moyenne choisie si l'on choisit les angles des prismes en fonction des indices du crown (n ≈ 1,5) et du flint (n ≈ 1,65) et de leurs pouvoirs dispersifs (deux fois plus grand pour le flint que pour le crown).
Histoire
L’appareil porte la marque de Jules Duboscq ; il serait antérieur à 1883 (voir Opt1-7).
Newton (1642-1727) peut-être placé à l'origine de la spectroscopie car il fut le premier à interpréter « les couleurs du prisme » (voir Opt2-1) Le traité des « réflexions, réfractions, inflexions et couleurs de la lumière » d'Isaac Newton fut publié en 1704. Les Allemands Robert Bunsen (1811-1899) et Gustave Kirchhoff (1824-1887) étudièrent les spectres à partir du premier appareil décrit précédemment, ils découvrirent les possibilités d'identification des éléments chimiques par leurs spectres.
Ils publièrent en 1861 leurs « Recherches sur le spectre solaire et sur les spectres des éléments chimiques ». Ces travaux permirent la découverte sur Terre ou dans le Soleil et les étoiles de nouveaux éléments et l'identification de molécules.
Hippolyte Fizeau (1819-1896), appliquant à la lumière l'effet Christian Döppler (1803-1853), permit la mesure de la vitesse relative des sources par rapport à l'observateur. Bunsen, Kirchhoff, Döppler, Fizeau ouvrirent ainsi les voies de l'astrophysique (découverte de l'hélium, mesure de la vitesse de rotation d'un astre, du Soleil par exemple, découverte d'étoiles doubles, mise en évidence de l'expansion de l'univers...).
Mais les spectroscopes nécessitent l'emploi de lentilles achromatiques faites de lentilles accolées, l'une convergente, l'autre divergente et faites de verre d'indices et de pouvoir dispersifs différents. C'est l'opticien anglais Dollond (voir Opt3-2 et Opt3-3) qui réalisa les lentilles achromatiques.