Fabriquer un Spectromètre avec votre smartphone !

La revue « The economist » (!) a récemment publié dans le cadre d’une enquête sur l’open-science
 « Do-it-yourself science is taking off » un lien vers un tuto pour réaliser un spectromètre DIY, projet issu du « Public Lab », une organisation non gouvernementale basée à la Nouvelle Orleans qui aide le public à enquêter sur des problèmes écologiques au moyen de dispositifs DIY peu couteux (tout a commencé par la mesure de la pollution de la marée noire de 2010 dans le golfe du Mexique. Regardez leurs fiches ici il y a plein d’autres choses super !

Vous pensez bien que mon sang n’a fait qu’un tour et que je me suis jeté sur le sujet 🙂

Wikipedia nous dit qu’un spectromètre optique est un appareil de mesure permettant de décomposer un faisceau lumineux en ses éléments simples qui constituent son spectre. La spectroscopie permet donc d’obtenir les longueurs d’onde spécifiques constituant le faisceau lumineux (spectre électromagnétique)
Les spectroscopes sont utilisés pour identifier les matériaux en astronomie et en chimie. Les premiers spectroscopes étaient simplement constitués d’un prisme avec des repères marquant les longueurs d’onde de la lumière.

La lumière que nous observons est composée de rayonnements ayant des longueurs d’onde comprises entre 350 nm et 750 nm : c’est ce qu’on appelle le spectre visible.

Mais à quoi cela sert-il d’obtenir ces longueurs d’ondes ?
Quand une matière est portée à incandescence, elle émet une lumière qui est caractéristique des constituants atomiques de cette matière. La lumière émise par un atome excité est constituée de différentes longueurs d’onde très spécifiques que l’on peut considérer comme l’empreinte digitale de l’atome. Par exemple, le sodium a une double bande jaune très caractéristique appelée « doublet du sodium ».

Fabriquer un Spectromètre avec votre smartphone !

By 31 mars 2018

Voici une version traduite et adaptée du tutoriel.

De nombreuses autres versions de spectroscopes sont présentées sur le site : avec une webcam, avec un raspberry PI, etc. ce sera pour un autre article,

Un autre article suivra également concernant l'exploitation de ces spectres 🙂

Ingredients

Instructions

1/ Imprimez à 100% sur feuille A4 épaisse (idéalement 120g) ce fichier PDF ou ce fichier SVG

2/ Imprimez ou peignez à l'encre noire ou au gros marqueur noir le verso (l'intérieur du spectromètre doit être foncé)

Vous pouvez aussi imprimer sur une feuille de papier blanche fine et la contrecoller sur un papier noir plus épais.

3/ montez le boitier :
  • a. Coupez le contour le long des lignes rouges
  • b. Marquez les lignes pointillées pour les plis
  • c. Evidez les « fenêtres » A1, A2, et A3
  • d. Pilez : Pli "de montagne" le long des lignes pointilléeset pli "de vallée" le long des lignes continues
  • e. Coupez et pelez le DVD-R (attention ça ne marche pas avec autre chose) :
    • Coupez-en un quartier aux ciseaux.
    • Retirez ensuite soigneusement la couche opaque de la couche transparente violacée. Cela se fait sans effort. Gardez la partie transparente. Faites en sorte qu’il ne reste pas de traces d'aluminium dessus. 
    • Attachez-le au carton avec du ruban adhésif. 
4/ Il faut à présent réaliser une fente étroite pour que la lumière passe (Utilisez pour cela du papier noir), comme ceci (jai oublié de prendre en photo quand je l'ai fait, cette photo vient du site de publiclab)
votre objectif sera de faire une fente de 0,4mm... oui c'est pas beaucoup !

Plus la fente sera étroite, plus la résolution du spectre sera élevée... mais le moins de lumière passera, donc vous pourrez dans ce cas avoir besoin d'un appareil photo plus sensible, de plus de lumière, ou d'un temps d'exposition plus long !

5/ Collez les pattes B, C, D et E 
Veuillez à ce qu’il n’y ait aucune ouverture  la lumière pourrait passer, hors de la fente. 
6/ Le DVD est collé à l'extérieur de la boite  

7/ Il ne vous reste plus qu’à attacher le boîtier sur la lentille du smartphone avec du scotch d’électricien en prenant bien garde à ce qu’il n’y ait pas de jour...
8/ Prenez vos photos de spectres lumineux !
 ampoule basse conso
 ampoule halogène
  tube fluorescent

 tube fluorescent

9/ Vous pouvez à présent analyser les spectres en utilisant Workbench, l'outil open source fourni par l'ONG de visualisation et d’analyse des spectres. : https://spectralworkbench.org (utilisable uniquement en ligne)
Il vous faut commencer par vous créer un compte.
Ensuite calibrez votre appareil - les instructions pour calibrer sont ici (en anglais)... En gros, il faut cliquer de le bouton bleu « calibrate » puis faire glisser les deux indices B2 et G2 le long du spectre pour aligne le vôtre avec le témoin.
Attention : à chaque fois que vous déplacez la boite par rapport au smartphone il faut recalibrer l’appareil
 
Votre spectroscope est prêt et utilisable !
Pour aller plus loin, en attendant que je fasse un article sur le sujet :
Les spectres montrés plus haut sont des spectres d’émissions : Le spectre du sodium en est l'exemple classique : https://spectralworkbench.org/spectrums/66548
il est intéressant également de réaliser des spectres d’absorption : le spectre obtenu après qu'une lumière blanche a traversé une substance. Un gaz sous basse pression absorbe les mêmes longueurs d'ondes que celles qu'il est capable d'émettre.
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