i-e3-a : Optique BTS TPIL

Mardi 16 mai 2006 2 16 /05 /Mai /2006 18:23
- Par jean marie bourven - Publié dans : i-e3-a : Optique BTS TPIL
le BTS TPIL porte un nom peu explicite sur son contenu réel.

En effet qu'est-ce que les techniques physiques pour l'industrie et le laboratoire?
Ce n'est pas industrie et laboratoire qui sont inexplicites, bien au contraire...non c'est l'intitulé techniques physiques qui l'est vraiment...

Qu'est-ce qu'une technique physique? On connait les travaux physiques ( pas toujours réputés comme très agréables...et synonymes de pénibles)...doit-on craindre que les techniques en question  le soient elles aussi tout autant ?

Et puis ce mot de "techniques", c'est pas un peu ringard ça?

Quand on regarde le contenu des programmes, et à plus forte raison quand on l'enseigne, on se rend compte que l'appellation de ce BTS n'est pas très bien choisie, et pour le moins assez peu attrayante.

il serait plus juste de dire que le BTS TPIL est un BTS de Physique Appliquée, fondé majoritairement sur l'étude expérimentale des matières suivantes:

   Electronique-Electrotechnique
         Mécanique-Thermodynamique
               Optique géométrique, photonique et ondulatoire
                     Chimie Minérale et Radioactivité



au cours de cette étude, à l'occasion des Travaux Pratiques, ces matières sont abordées dans le sens découverte->description->compréhension->application

ensuite, par des séances de cours magistral, ces matières sont approfondies dans un contexte plus théorique.

prenons un exemple: étude de la diffraction de Fraunhofer en Optique ondulatoire

découverte: à l'aide d'un matériel moderne ( fente micrométrique, laser, capteur webcam, logiciel d'acquisition et de traitement d'image ) l'étudiant explore les différents aspects de la diffraction

description: traitant les clichés obtenus, celui ci essaie de fournir une description (schéma + texte) de ce qu'il observe, en fournissant quelques éléments de mesure: taille relative des zones d'éclairement, alternance des extinctions, symétrie etc...relation entre la forme et la dimension de la fente et celle des raies présentes dans l'image...

compréhension: en étudiant les aspects de l'image dans deux situations extrêmes, fente fermée et fente totalement ouverte, notre étudiant établit le rapport entre les dimensions de la fente et la longueur d'onde de la lumière...il constate la non obéissance aux principes de l'optique géométrique dans la première situation...afin de mieux appréhender le phénomène il établit certains étalonnages ( ouverture angulaire du maximum central en fonction de la longueur d'onde par exemple ou de la largeur de la fente)

application: sans connaître encore la loi théorique de diffraction, il est procédé à des mesures de longueurs d'onde inconnues ou à des dimensions de petits objets diffractants (fil par exemple) en utilisant les étalonnages précédents

le cours: il traite dans son ensemble de l'aspect ondulatoire du phénomène et utilise les observations menées en TP pour comprendre une loi qui est présentée sans justification mathématique préalable...par exemple on montre ici que la distribution de lumière (la figure de diffraction) est bien une transformation de Fourier de la fonction d'ouverture (la fente); on ne le démontre pas on le vérifie.

Il en est de même de toutes les autres matières de la section, la démarche est la même.

Le BTS TPIL est un BTS qui mène aux "métiers des applications de la Physique" et qui permet aussi à des étudiants un peu découragés par l'approche trop théorique de la Physique de pouvoir l'aborder sous une autre face, pour mieux la comprendre

Ce BTS n'est pas une fin en soi, c'est un tremplin de niveau BAC + 2 qui donne une excellente culture et expèrience de la Physique Appliquée, et qui permet parfois de trouver aussi un emploi immédiat (bureau d'étude, comme notre ancien étudiant Johnny ).

Il est particulièrement recommandé pour les étudiants qui souhaitent accèder à certaines formations scientifiques ( écoles d'ingénieur ou université) par une autre voie que celle des classes prépa ou celle du DEUG.

en cliquant ici vous aurez des exemples de ces formations

et ici des renseignements administratifs sur le BTS TPIL de mon lycée









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Mardi 9 mai 2006 2 09 /05 /Mai /2006 22:57
- Par jean marie bourven - Publié dans : i-e3-a : Optique BTS TPIL
suite au premier article où je parle de mon prototype  spectrocam

 je vais présenter les clichés bruts, leur traitement et parler des exploitations possibles

si vous êtes intéressé par sa construction, vous m'écrivez sur le blog

présentation publique d'un spectre:

je le fais dans la salle de classe au vidéo-projecteur: spectro-cam <-->pc<-->vidéoprojo

les spectres sont in live:

-->je peux intervenir dessus avec des filtres colorés

--> ajouter une flamme au sodium avec un fil de cuivre trempé dans le sel et enflammé au briquet par exemple ce qui fait apparaître fugitivement la raie orangée 589 nm

--> ajouter la lumière solaire avec une semi transparente

enfin faire plein de petites manips en affichage cinéma...! les élèves adorent

mais ce que je préfère ce sont les mesures précises que ce spectro-cam permet

...à partir de prises de vue "snapshot" voilà ce que je fais:

exploitation d’un cliché réalisé au spectro-webcam

l’image capturée par la webcam se présente ainsi , «  brute de fonderie », sauvegardée en format bmp sous PAINT
 

--> exemple ci-dessus de l’Hélium dispersé par un prisme crown au minimum de déviation

     avec un seul ordre bien-sûr, les violets à gauche et les rouges sur la droite

 

--> exemple du mercure diffracté par un réseau au pas a = 1 µm en spectre normal sur deux ordres  voisins p=1 et p=2 ( la bleue d'ordre 2 est difficile à voir sur la droite)

 bien qu’elles soient très spectaculaires on remarque sur ces images que les raies spectrales d’intensité  inégales (certaines éblouissent le cliché, d’autres sont à peine visibles ) sont difficilement repérables, avec précision cela pose un problème, aussi voici:
 
ma technique d’affinement de calibrage et d’exploitation de ces spectres par FWT  FWT= fast wavelet transform
 

une fois de plus ( mes collègues vous diraient mon engouement sans limite pour ce logiciel ) je vais utiliser TELEAUTO version 4.4 de Philippe Martinole, en cours de débogage, mais très au point : www.teleauto.org

 
Première opération : ouvrir TELEAUTO (c'est évident)

Seconde opération :   ouvrir l’image du spectre sauvegardé « spectre machin .bmp »

Troisième opération : effectuer un traitement en ondelettes (menu filtre) extraction 2 ou 3 plans

ci-dessous le résidu que l’on obtient en extrayant les plans 1 et 2 du spectre de l’hélium



attention, ne vous fiez pas à l’apparence de cette image, elle est artificielle : en fait c’est une image débruitée de ses fréquences spatiales les plus élevées ici ( 1 et ½) où ( 1, 1/2 et ¼ ) si l’on avait extrait 3 plans, et l'empâtement des raies est fictif .

Quatrième opération : effectuer une coupe photométrique (CTRL+P) sur le résidu de ce traitement


comme vous le voyez le résultat est net et précis, on peut sauvegarder le résultat sous PAINT et faire des pointés soit en position ( 0 à 640 pix ) soit en intensité ( profondeur 8 bits 255 niveaux )

la caméra ayant utilisé 3 types de capteurs R V et B, il est donc logique d’obtenir trois courbe photométriques
au passage remarquez que les bandes passantes des filtres de ces capteurs sont assez larges
( le B reste sensible dans le rouge par exemple, et le R dans le vert et un peu dans le bleu )

En conclusion: c'est ce type d'exploitation qui vous ouvre les portes de la spectrophotométrie quantitative...alors laisser voguer votre imagination et vous inventerez plein de TP originaux, rapides et surtout terriblement efficaces...mais je ne vous dis pas tout   CIAO BYE BYE

prochain article sur le sujet: le traitement en ondelettes

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Lundi 8 mai 2006 1 08 /05 /Mai /2006 23:00
- Par jean marie bourven - Publié dans : i-e3-a : Optique BTS TPIL
J'ai construit un dispositif simple pour observer des spectres atomiques
sous forme d'image vidéo extrèmement nettes et lumineuses


                             
                                  exemple  celui de l'hélium ci-dessus 
                     projeté au tableau du labo à l'aide d'un vidéo-projecteur
 
                     j'ai obtenu ce résultat grâce à mon nouveau spectro à webcam



( conception et réalisation perso que je compte bientôt présenter en détail sur ce blog)

 cet engin, bien modeste certes (spectroscope de minéralogiste acheté sur eBay au USA)
 est  équipé d'une webcam à capteur CMOS très sensible et d'un petit télescope de visée à l'infini



cet appareil m'est revenu à moins de 200 euros !




pour toute question technique sur l'appareil
n'hésitez pas à la poser dans les commentaires sur cet article !

dans un prochain article je montre comment traiter l'image pour l'exploiter scientifiquement








 
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Samedi 6 mai 2006 6 06 /05 /Mai /2006 18:46
- Par jean marie bourven - Publié dans : i-e3-a : Optique BTS TPIL
Chers étudiants de TPIL

voilà un article qui va vous intéresser sans aucun doute: il s'agit du descriptif d'un filtre solaire de type Fabry Pérot désigné par le nom "CORONADO".
sa fonction est de permettre l'observation du soleil dans le domaine de longueur d'onde de la raie Halpha ( 656,3 nm) rouge, émise par l'hydrogène excité de la haute atmosphère solaire
lisez bien cet article, vous allez y retrouver tous les éléments traitées jeudi a.m. dernier au sujet de l'interféromètre de F.P.

c'est ici article filtre "CORONADO"

voyez surtout les deux calculs présentés:  celui de la ddm et  celui de la fonction d'intensité de Airy ( cours du Jeudi 23 avril !!!)

on en reparlera au cours de la conclusion de mon cours: les filtres interférentiels ( étalons Fabry Pérot)
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