Brevet FR2554620A1 — publié le 19850510

D E S C R R P r T I I O i La présente invention concerne un ensemble de matériel di dactique, regroupe dana un coffret de petites dimensions,permet- tant à l'étudiant en optique de réaliser la plupart de ses ex- périences élémentaires. Traditionnellement, et à moins de prendre en compte le matriel de précision, fort onêrsu et inaccessible au niveau de l'apprentissage élémentaire, ces expériences sont réalisées à partir de nombreux accessoires souvent mal adaptés les uns aux autres, incomplets, dispersés et donc de mise en oeuvre très ma commode pour l'enseigna@t,souvent responsable de très nom- breux groupes d'élèves, et pour l'élève lui- même. La source de lumière utilisée à ce niveau élémentaire est toujours la lampe 3,5 V alimentée par une batterie de piles 4,5 V. Cette pile ne résiste qu'à des sollicitations de coute durée or les dispositifs actuels ne comportent pas d'interrupteur fonctionnel. Le cheminement de la lumière à partir de la source n'est perçu qu'd l'examen de son impact sur un écran ou moyennant la mise en oeuvre de moyens peu élégants tels que fumée de cigarettes ou poussière de craie. Enfin, certains accessoires n'existent pas sur le marché sous une forme exploitable pour l'enseignement; l'élève se con- tente alors d'observer la manipulation faite par le professeur, de bricole, un matériel peu efficace 6u plus simplement de subir un exposé théorique. Le matériel selon l'invention est conçu ou adapté dans le souci de libérer l'élève et le professeur de ces contraintes; de faire en sorte que la manipulation puisse toujours précéder les notions théoriques et que cette manipulation revote pour l'élève un caractère agréable Tous les accessoires, à l'exception du rail gradué servant de banc d'optique, sont logés dans un coffret en matière plastique colorée dont le couvercle transparent permet un contrôle rapide du bon rangement du matériel. En position de travail, le rail gradué vient s'enclipser sur le couvercle coulissant et peut recevoir par fixations coulissantes chacun des accessoires Ce dispositif assure à chaque montage une parfaite stabilité dans un espace extrêmement réduit. Les coffrets sont conçus pour être empilés les uns sur les autres. Les pOles de la pile 4,5 V, logée-dans le coffret, sont en contact électrique avec des prises permettant l'usage des fiches banane traditionnelles. Le porte lampe 3,5 V est muni d'un interrupteur poussoir è lame permettant de limiter le service de la pile à la durée stricte des observations. Une cuve étanche à iluorescéine, adaptable sur le rail, permet la visualisation des rayons ou faisceaux lumineux au cours des différentes expériences. Les supports d'accessoires possèdent un aimant incorporé, ce qui permet de réaliser ou de modifier les montages y compris dans l'obscurité nécessaire aux expériences d'optique Enfin, certains accesoires tels que visière de souce dissimulant la lumière parasite, boule opaque symbolisant la Terre ou la Lune, diaphragme et écran gradués permettant la mesure du gran@issement d'une loupe constituent des idées nouvelles en ce qui concerne le matériel individuel. Les dessins sont, pour les figures 1 à 4, une présentation en réduction du coffret de rangement, à fond alvéolé et du rail de guidage en translation des accessoire3 les figures de 5 à 18 présentent les accessoires et leurs supporta adaptables sur le rail de guidage. Les figures 1 et 2 présentent le coffret de rangement (1) en matière plastique colorée et moulée d'environ 6 mm d'épaisseur. Le fond présente des alvéoles dessinées à la forme des accessoires et en particulier une cavité (3) destinée à la pile 4,5V dont les pâles sont en contact avec 2 lames- ressort (7) fixées sur 2 douilles (4) pour fiches banane. Le couvercle en matière plastique transparente (2) coulisse dans une rainure(5) du coffret et vient en butée d'ouverture sur 2 ergots (6) solidaires du coffret; un mouvement de bascule vers la verticale permet de le dégager complètement.En position ouvert, ce couvercle de par sa forme en L,offre une table de travail sur laquelle peut se fixer le rail de guidage t9) figures 3 et 4 , par l'intermédiaire des lames-ressort (10). Ne rail de guidage (9) est gradué sur une face latérale en cm et mm.Une vis-téton, montée sur ressort compressible t11) permet le blocage en posi- tion extrême du bloc source lumineuse. Les figures 5 et 6 présentent le bloc source lumineuse (12) comprenant dans un bati en matière plastique moulé de couleur sombre, un reflecteur parabolique (13) muni d'une douille pour culot E10 sans fond; ainsi la lampe 3,5V Drésente son plot central à nu vers l'arrière ce qui permet d'utiliser une lame souple en laiton (21) reliée à une douille(l9) pour fiche bana ne en guise d'interrupteur poussoir. Une deuxième douille (20) pour fiche banane assure le second conducteur (22) depuis la douille de la lampe Sur sa face avant, ce bloc source est muni d'un aimant (15), d'une rainure (23) et d'une vis de cen trame (16) à tête ronde.Sa base est un profil (18) lui permettant de coulisser sur le rail (9); un trou central (17) peut recevoir l'ergot du dispositif (11) de blocage0 Les figures 7 et 8 présentent des supports d'accessoires au nombre de deux en matière plastique de couleur sombre t24) munis d'un aimant (25), d'un épaulement(26) et d'une plage(27) pour recevoir respectivement les lentilles et leurs diaphragmes0 Leurs bases sont munies des mimes profils (18) et n index latéral (28) permet de repérer leurs positions sur le rail gradué (9). Les figures 9 et 10 présentent un troisième support d'accessoires mobile en rotation autour de la vis (32) assurant la liaison entre les deux parties indépendantes (29) et (30). Un aimant (31) permet la fixation magnétique d'un écran en t81e ou d'un miroir muni d'une pastille métallique. La figure 11 présente une plaque en tôle noire mat de 6/lo environ perforée de trous de différents diamètres (35) et d'une série de trous de diamètre 1,5 mm dessinant la lettre P. Ces ouvertures sont recouvertes d'un papier translucide. Des encoches (34) permettent d'assurer le centrage de ce qui deviendra des objets éclairés lorsque la plaque est glissée dans la rainure (23) du bloc- source (12). Les figures 12 et 13 présentent des diaphragmes en tôle noire mat de 6/10 (57) percés respectivement à 1,5 mm 2,5 mm ; 5 mm et 12 mm; ce dernier présente en outre un repère constitué par des lignes parallèles espacées de 2mm.Une encoche ,(42) permet de repérer le bon sens dans l'obscurité. La figure 14 présente une boule opaque (44) fixée à l'aide d'une tige filetée (46) sur une semelle métallique (45); un repère (47) permet d'expliquer le phénomène du Jour et de la Nuit pour une Terre exposée aux rayons venant du Soleil. La figure 15 présente une visière (48) pouvant être fixée à l'aide de la vis (16) sur le bloc source afin d'éliminer la lumière parasite pouvant ganter l'observation. La figure 16 présente la cuve étanche à fluorescéine t49) munie d'une base profilée (18) s'adaptant sur le rail (9). Deux de ses faces (50) et (51) sont noires mates, les autres faces oyant transparentes. La figure 17 présente une monture (52) pour lentilles; cha-que monture est munie d'une semelle en tole magnétique (53). La figure 18 présente un écran en ttle blanc mat (58), muni sur une face d'un repère(43) semblable a celui du diaphragme (41) de la figure 13 ; l'association des deux permettant de mesurer le grandissement d'une loupe. Le matériel , objet de l'invention, est destiné à servir de support expérimental à toute action de formation individuelle ou collective en optique élémentaire. Il est particulièrement adapté à l'expérimentation correspondant aux classes de 4ème des Collèges en l'état actuel des programmes officiels. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'enseignement expérimental des lois élé- mentaires de l'optique, caractérisé par le fait que l'ensem- ble des accessoires didactiques qui le constitue, à l'exception du rail de guidage, est regroupé dans un coffret de rangement dont le couvercle transparent sert de plan de travail en position ouvert. 2. Dispositif selon la revendication 1, -aractérisé en ce que le coffret de rangement comporte un logement pour pile 4,5 V (3) muni de 2 douilles (4) pour fiches banane, avec adapta tions de contact (7) pour les lames de la pile. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les éléments d'un montage expérimental sont liés entr'eux par emboitements ou liaisons magnétiques ce qui confère à 11 ensemble une grande stabilité. 4. Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que la source lumineuse est munie d'un interrupteur poussoir à lame, et d'un dispositif de blocage en bout de rail. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boule (44) montée sur platine acier (45) et associée au support à aimant (29) pouvant tsurner sur sa base (30) constitue une maquette du système Sbleil- Terre lune. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lettre- objet F est obtenue par perçage de petits trous juxtaposés (36), chacun ayant valeur de source ponctuelle. 70 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par la présence d'une cuve étanche à fluorescéine dont 2 parois sont opaques et les autres transparentes.