Introduction

Le logiciel SPECTRUM est consacré à l’étude des principales couleurs rencontrées dans les phénomènes physiques, et plus particulièrement en optique, à partir de leurs spectres. Il contient, prédéfinies, neuf fonctions Phi(Lambda) donnant la densité spectrale de flux énergétique en fonction de la longueur d’onde Lambda , pour les situations suivantes :

• 1. couleurs d’un spectre rectangulaire ;
• 2. couleurs dues à la diffusion Rayleigh, en transmission et en diffusion.
• 3. couleurs du corps noir ;
• 4. couleurs de la polarisation rotatoire ;
• 5. couleurs de la figure de diffraction de Fraunhofer d’une fente ;
• 6. couleurs interférentielles (avec une lame dispersive éventuellement) ;
• 7. couleurs des métaux en réflexion ;
• 8. couleurs de la biréfringence ;
• 9. couleurs de la diffusion Christiansen.

La sélection de ces différentes situations, et le choix des paramètres nécessaires pour l’étude de chacune d’elles, se font dans des boites de dialogue ; par défaut, des valeurs intéressantes de ces paramètres se trouvent prédéfinies, mais des messages d’erreur ou des avertissements s’affichent au cas où des valeurs incorrectes seraient choisies. Une aide, précisant la signification de certains paramètres ou apportant quelques explications complémentaires, est disponible en appuyant sur la touche F1 ; pour arrêter les calculs, il suffit de presser la touche Echap.

Dans cette présentation, nous rappellerons d’abord les quelques notions de colorimétrie utiles pour l’exploitation de ce logiciel (qui utilise le système de la CIE 1931) ; ensuite, nous donnerons la liste des éléments fournis par ce logiciel pour chaque situation ; enfin, nous commenterons ces situations une à une. Une notice technique indique aussi les détails du fonctionnement du logiciel avec le clavier ou avec la souris.

Les fonctions étudiées peuvent servir dans l’enseignement de la physique aux différents niveaux des lycées et collèges indiqués ci-dessous, mais aussi de l’enseignement supérieur :

• 1. pour compléter les expériences classiques de décomposition et recomposition de la lumière blanche (en classe de quatrième par exemple) ;
• 2. pour approfondir l’étude de la diffusion (en classe de seconde), en particulier dans l’expérience de diffusion par un précipité de soufre obtenu en ajoutant de l’acide chlorhydrique à une solution de thiosulfate, et pour analyser certains phénomènes optiques dans l’atmosphère (en option de physique en première S) ;
• 3. pour aider à expliquer les propriétés du corps noir, et ses applications à l’étude des couleurs des lumières émises par les étoiles et par les lampes à incandescence ordinaire ou à halogène en fonction de la température du filament (pour l’option de physique de la classe de première S), ainsi qu’à la détermination de la température de la surface du soleil ou d’une tache solaire (pour l’option de physique de la classe de première S) ;
• 4. pour illustrer un cours de l’enseignement supérieur sur l’activité optique ;
• 5 et 6. pour compléter l’étude de la diffraction et des interférences, en insistant sur leur caractère chromatique et sur les couleurs qui en résultent (en classe de terminale) ;
• 7. pour donner un exemple de prévision de la couleur d’un corps éclairé, à partir de ses caractéristiques physiques (pour l’option de physique de la classe de première S) ;
• 8. pour illustrer un cours de l’enseignement supérieur sur la biréfringence ;
• 9. pour approfondir l’étude de la diffusion Christiansen, que l’on peut montrer en classe de seconde pour stimuler l’intérêt des élèves, en ce qui concerne le phénomène de diffusion, par une expérience spectaculaire.