EP1506538A1 - Banc modulable pour l'etude des ondes lumineuses ou sonores - Google Patents

Banc modulable pour l'etude des ondes lumineuses ou sonores

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Publication number
EP1506538A1
EP1506538A1 EP03758091A EP03758091A EP1506538A1 EP 1506538 A1 EP1506538 A1 EP 1506538A1 EP 03758091 A EP03758091 A EP 03758091A EP 03758091 A EP03758091 A EP 03758091A EP 1506538 A1 EP1506538 A1 EP 1506538A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bench
optical
bench according
chute
sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03758091A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Marcel Pierron
Francis Burstert
Rapha[L Gross
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PIERRON EDUCATION Sas
Original Assignee
PIERRON EDUCATION Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PIERRON EDUCATION Sas filed Critical PIERRON EDUCATION Sas
Publication of EP1506538A1 publication Critical patent/EP1506538A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/04—Optical benches therefor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/14—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for acoustics
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/22—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for optics

Definitions

  • the invention relates to a bench for the study of light or sound waves, comprising at least a first and a second channel-shaped trough open on the top and intended to receive at least one optical or sound device placed in the axis of the light or sound wave itself parallel to the longitudinal axis of at least one of said chutes, connecting means being provided to secure the chutes two by two.
  • Benches are commonly used in teaching and research to study geometric optics and acoustic phenomena.
  • the commercial benches generally consist of a main rail on which is fixed a light source or an ultrasound source, supports for various optical devices or diffraction devices and finally a screen for viewing the optical phenomenon or a receiver for the signal measurement These rails are generally long enough to allow experiments with lenses or acoustic devices and are therefore bulky
  • boxes are also known whose base, of square section, serves as an optical bench.
  • the ends of the base are open.
  • the optical devices are placed in notches made in the base of the housing.
  • An opaque cover can be placed on the base of the housing to form a darkroom.
  • These boxes are relatively compact, so it is sometimes necessary to combine several of these boxes to reach a length sufficient for certain experiments.
  • a rail the length of two boxes is used which allows these boxes to be aligned.
  • the rail is a bulky object and its dimensions are adapted to a predetermined number of housings, generally two.
  • these alignment rails do not allow the housings to be blocked relative to each other, so that there is a risk of relative displacements of the housings during the experiments, at the risk of distorting the results of the experimental measurements. For this same reason, such devices cannot be used as an astronomical telescope, a telescope or a microscope.
  • the optical devices being enclosed in the base of the housing, it is not possible to carry out refraction experiments or experiments requiring a deflection of the light beam.
  • Document GB 575 871 A presents an optical bench formed by two tubes of square section, the second sliding in the first.
  • the bench thus formed is closed and forms a dark room.
  • the optical devices (a lens in a fixed slot of the first support and a fixed screen in the sliding tube) are stationary relative to their support, these are the supports which move relative to each other.
  • the bench presented is not intended to be assembled with a second bench to increase its length. Furthermore, the optical bench formed is closed.
  • lugs / holes or tongues / recesses system certainly allows two half-tubes to be positioned relative to each other but not to fix them so that an additional fixing device must be provided to ensure rigidity sufficient to move the bench thus formed.
  • Document US 3,533,680 A presents a closed optical bench, consisting of several tubes which can be aligned and fixed to each other by screwing. The tube or tubes can be fixed by pairs of bars to a central cube provided with a perpendicular opening. . The bars have the dimensions of the final bench. The device is particularly complicated, because it requires fastenings by bars, those located below being difficult to access. This device can only be validly used in the closed position.
  • Document GB 229 445 discloses a simple optical bench into which smoke can penetrate to highlight the optical path.
  • the objective of the invention is therefore to develop a bench for the study of optical and acoustic phenomena which is open to allow easy access to the various optical elements while being space-saving when it is stored and which however makes it possible to carry out refraction experiments or experiments with deflection of the light wave or the sound wave.
  • Another objective of the invention is to allow the simple production of a dark room.
  • a third objective is to allow the use of smoke without it spreading quickly in the atmosphere so that a small amount of smoke may suffice for each experiment.
  • the optical bench according to the invention must be able to be used for the realization of astronomical glasses, telescopes, microscopes and will allow the realization of experiments in holography
  • the first objective is achieved by the bench according to the preamble in which said connecting means are provided with fixing means for fixing the troughs with respect to each other.
  • said connecting means are provided with fixing means for fixing the troughs with respect to each other.
  • the different chutes can be fixed in a modular way relative to each other, thus preventing relative movement of the troughs during the experiments.
  • These connecting means will moreover ensure perfect positioning of the various components of the bench. They may also serve as feet for better stability. The length of the benches thus formed is therefore unlimited.
  • the fixing means consist of flanges provided with two slots intended to receive flanges situated at the longitudinal ends of the trough, said flanges being able to be formed to also fulfill the function of support leg.
  • the perpendicular opening is placed in a central support into which the first chute opens.
  • This central support can be used not only to carry the perpendicular opening but it can also be used as a stand, which will make the bench more stable.
  • the central support and the first chute can be separable, in particular to facilitate storage.
  • the central support may have two additional openings, one in front of the chute, the other in front of the perpendicular opening.
  • At least the second chute can be placed in alignment with the first chute and / or perpendicular to this first chute.
  • the optical bench is lengthened
  • an additional trough perpendicular to the first trough it is possible to deflect the light or sound wave out of the first trough while having the possibility to use optical or sound devices in one or the other chute.
  • the bench can be closed by a cover of corresponding shape to form a sort of channel. If the cover is opaque, it is possible to form a dark room, possibly closing the unnecessary openings with shutters With a transparent cover, it will be possible to have a practically closed system with which we can observe from the outside the optical phenomena inside and from where smoke introduced for this purpose cannot easily escape.
  • optical or sound supports can be provided with openings.
  • the cover be formed of elements similar to those composing the part of the bench that it closes. Thus, the same elements can be used to build the base of the bench and to build its cover. At most, it will be necessary if necessary, that certain elements are made of a transparent material.
  • the connecting means which serve to fix the components of the lower part of the bench in relation to each other also serve to connect and fix this part between them.
  • the bench we thus obtain a stable and well aligned bench.
  • positioning means for example slots, are placed facing the perpendicular opening in the first chute or in the central support, as well as possibly in their respective covers, to allow the positioning of optical or sound devices in different positions relative to the longitudinal axis of the first chute. It will thus be possible for example to place a mirror oriented at 45 ° relative to the longitudinal axis of the first chute to allow a deflection of the light ray from the first chute towards a second chute fixed on the perpendicular opening For the study of waves sound, replace the mirror with a reflective screen oriented at 45 °.
  • positioning means for example grooves, in the first chute and / or in the chutes, as well as, if necessary, than in the openings, and possibly in their respective covers, to allow the positioning of optical or sound devices perpendicular to the longitudinal axis of the troughs and or openings.
  • positioning means for example grooves, in the first chute and / or in the chutes, as well as, if necessary, than in the openings, and possibly in their respective covers, to allow the positioning of optical or sound devices perpendicular to the longitudinal axis of the troughs and or openings.
  • graduations corresponding to the positioning means in order to easily define the relative position of the various optical or sound devices.
  • the chutes, as well as, where appropriate, their respective covers have a substantially semi-transverse section. circular Thanks to such a configuration, it is possible to easily stack the different components of the bench to reduce the storage space
  • the smoke generated will be mainly directed into the bench. closed with a lid
  • the invention also relates to a bench trunking according to the invention, having the shape of a channel open on the top and intended to cooperate with a central support and / or another trough in order to form a bench according to the invention , a central support for a bench in accordance with the invention that can be opened on top and comprising a first opening into which a first chute can open and a second opening perpendicular to the first, connecting means for a bench according to the invention, intended to link and fix between them chutes and / or central supports in order to form a bench, and a support for optical or sound device for bench according to the invention, comprising positioning means intended to cooperate with the means of positioning of the bench, the support being preferably also provided with means for letting smoke pass, for example openings
  • FIG. 1 perspective view of a first chute according to the invention
  • FIG. 1 perspective view of connecting means
  • FIG. 3 perspective view of an example of benches according to the invention
  • FIG 4 perspective view of a second chute according to the invention
  • Figure 5 perspective view of a support for a device intended for a chute according to the invention
  • Figure 6a, 6b perspective view of two examples of benches closed by a cover
  • the examples presented below refer to an optical bench.
  • the same device can be used to form an ultrasound bench, the optical devices being replaced by sound devices, such as ultrasonic transmitters and receivers, separators, reflective screens or sheets of foam.
  • the optical bench (1) mainly consists of two or more troughs (2) which are connected together by connecting means (9). These connecting means (9) have the form of flanges also fulfilling the function of support leg.
  • the troughs (2) have the shape of a longitudinal channel open at the top as well as at its ends. They are provided with fixing means in the form of flanges (10) located at the longitudinal ends of the troughs (2), perpendicular to their longitudinal axis. These flanges (10) are dimensioned to penetrate into a corresponding slot (11) of the support leg (9). Each support leg (9) thus has two slots (11). To ensure greater stability of the assembly, the flanges (10) are provided with lugs (12) intended to penetrate into holes (13) corresponding to the support leg (9). It is thus possible to assemble to each other a plurality of chutes in order to enlarge the optical bench. The optical bench of the kind shown in FIG. 3 is thus obtained. On the bench shown in FIG. 3, upper support legs (9) are snapped onto the lower support legs (9), which is not not mandatory.
  • the troughs (2) are provided with positioning means (4) allowing the precise positioning of the optical devices (3).
  • These positioning means may consist of grooves (4) produced on the lateral edges (14) of the troughs (2) and into which protrusions (19) located around the periphery of the optical devices (3) penetrate. Graduations (20) can be provided on or near these positioning means in order to facilitate the measurement of the relative distances of the different optical devices between them.
  • Other grooves can be provided in the bottom of the chute (2) to ensure better positioning of the optical device.
  • the length of the optical bench according to Figure 3 can be increased at will, while being compact in the disassembled state.
  • a second type of chute is provided.
  • An opening (5) is provided in this second type of troughs (8), perpendicular to their longitudinal axis
  • This perpendicular opening (5) is placed in the example presented in FIG. 4 in a central support (6)
  • This central support (6) has a first opening (5 ') into which the chute (8) opens and a second opening (5) perpendicular to the first (5 ') and therefore to the longitudinal axis of the chute (8)
  • two other openings (5 and 5 ") are provided, located opposite the second opening (5) and the first opening (5 ') respectively
  • chutes (8) are, like the chutes (2) simple, provided with positioning means for the positioning of optical devices, such as grooves (4)
  • the positioning means (4) also equip the openings (5, 5 ', 5 ") of the central support (6)
  • Additional positioning means (7) are placed opposite the perpendicular opening (5) to allow positioning of optical devices (3) in different positions relative to the longitudinal axis of the chute (8). example place a mirror 45 ° from the longitudinal axis to allow a right angle deflection of the light ray
  • This second type of trough is also provided with fixing means (10) similar to those described above for the troughs (2) simple These flanges (10) are located on the one hand at the free longitudinal end of the trough (8) and on the openings (5, 5 ', 5 ") It is thus possible to combine trunking of the first type (2) and trunking of the second type (8) together to form complex optical benches, in particular allowing 'study the deflection of light or all types of optical system.
  • first type trunking (2) in line with the trough (8), directly on the free end of the trough (8) or on the opening (5 ") facing it and / or on the perpendicular openings (5 ')
  • An example of an optical bench using trunks (8) of the second type and provided with a cover is presented in FIG. 6b
  • the chute (8) and the central support (6) form only one part. It would however be possible to use a simple chute (2) and a central support (6) which can be connected to the chute (2) by the support legs (9) using the flanges (10).
  • the optical elements can be lenses, diaphragms, diffusing discs, diffraction gratings, filters, polarizing filters, or any other accessory for the study of geometrical optics phenomena. They are preferably composed of a support (3) in which the optical element is placed.
  • the support (3) is provided with positioning means (19) complementary to the positioning means (4, 7) of the troughs (2, 8) and of the central support (6). These complementary positioning means may have the form of projections (19) which penetrate into the grooves (4) of the troughs (2, 8) and the openings (5, 5 ', 5 ").
  • the cover In order to create a darkroom, it is planned to close the optical bench with a cover complementary to the base.
  • the troughs (2, 8) and the central support (6) are provided with support flange (14) extending radially outward. It is thus possible to place on a chute (2, 8) a second identical chute or on a central support (6) a second central support.
  • the cover can be fixed on the base of the optical bench with the connecting means (9, 10, 1 1) already serving to fix the troughs (2, 8) and the central support (6) relative to each other .
  • the cover is composed of an assembly similar to that serving as a base.
  • the support legs (9) are provided with snap-on devices composed, on the one hand, of a lug (15) provided with lugs (16) on one side and, on the other hand, of a notch (17) on the other side of the support leg into which the lugs (16) of the tab (15) can engage.
  • shutters are provided to close the unnecessary openings. These shutters are dimensioned to be compatible with the slots (1 1) of the support leg (9).
  • An optical bench such as that presented in FIG. 6a, provided with suitable lenses, can serve as an astronomical telescope, a telescope or a microscope.
  • the rigidity obtained with the connecting means (9) and the fixing means (10 , 11) is sufficient for hold the lenses in place inside the channel formed by the troughs superimposed two by two and so that the optical bench does not need to be supported by a table.
  • the second assembly intended to be placed on the first assembly forming the base of the optical bench is made of a transparent material.
  • the light ray can be generated for example by a laser, an LED or an incandescent lamp.
  • This solution will be used in particular to study the propagation of light and visualize its propagation through smoke.
  • the troughs serving as a cover will not carry positioning means (4) for optical devices in the part used for observation.
  • the positioning means (4) will only be provided on the lateral edges (14) of the troughs (2, 8).
  • smoke or fog will be brought in for example through the chute (8) of the optical bench of FIG. 6b.
  • One or more troughs (2) will be fixed to the central element (6) on an opening (5) perpendicular to the first trough.
  • a light ray will enter the system through the opening (5) of the central element (6) facing the second chute (2), while the last opening (5) will be closed.
  • An optical object such as a lens, can be placed in the second chute (2).
  • the rectangular shape of the support legs (9) makes it possible to place an optical bench not only with its base at the bottom and its cover above, as shown in Figure 6a, but also on the side, the two parts being not placed one on top of the other but one next to the other. This second position allows, when the cover is transparent, to observe the optical phenomena, not from above but from the side.
  • the optical bench can then be placed opposite the assembly of students.
  • the optical devices are provided with holes (18) which allow the smoke to circulate freely in the channel formed by the two superposed chutes.
  • optical benches With the invention, it is possible to produce a large number of different optical benches and to adapt their geometry and their size to the current experiment. Unlike known optical benches, it is possible with elements of short length to build a rigid bench open on the top without limitation of length. The same pieces also make it possible to form a cover which, depending on whether it is transparent or opaque, makes it possible to form a dark room or to observe optical phenomena in a fog. Once dismantled, the components are compact. With these four different components (2, 3, 8, 9), this optical bench is very flexible to use Requiring only a few different parts, it is also very economical
  • central support 7 means for positioning the optical devices

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Abstract

L'invention concerne un banc (1) pour l'étude des ondes lumineuses ou sonores, comprenant au moins une première et une seconde goulottes (2, 8) destinées à recevoir au moins un dispositif optique (3) ou sonore placé dans l'axe de l'onde lumineuse ou sonore elle-même parallèle à l'axe longitudinal d'au moins une desdites goulottes (2, 8), des moyens de liaison (9) étant prévus pour solidariser deux à deux les goulottes (2, 8), dans lequel lesdits moyens de liaison (9) sont munis de moyens de fixation (10, 11) pour fixer les goulottes (2, 8) les unes par rapport aux autres. Ainsi, les différentes goulottes pourront être fixées de façon modulaire les unes par rapport aux autres, empêchant ainsi un mouvement relatif des goulottes au cours des expériences. Ces moyens de liaison assureront de plus un positionnement parfait des différents composants du banc. Ils pourront également servir de pieds pour une meilleure stabilité. La longueur des bancs ainsi constitués est donc illimitée. Chaque goulotte est munie de graduations pour le repérage des éléments optiques et acoustiques. Les dispositifs optiques sont munis de trous pour faciliter le passage de la fumée lors d'expérience de visualisation des faisceaux lumineux.

Description

DESCRIPTION
BANC MODULABLE POUR L'ETUDE DES ONDES LUMINEUSES OU SONORES
L'invention concerne un banc pour l'étude des ondes lumineuses ou sonores, comprenant au moins une première et une seconde goulottes en forme de canal ouvert sur le dessus et destinées à recevoir au moins un dispositif optique ou sonore placé dans l'axe de l'onde lumineuse ou sonore elle-même parallèle à l'axe longitudinal d'au moins une desdites goulottes, des moyens de liaison étant prévus pour solidariser deux à deux les goulottes.
Les bancs sont couramment utilisés dans l'enseignement et la recherche pour étudier les phénomènes d'optique géométrique et les phénomènes acoustiques. Les bancs du commerce se composent en général d'un rail principal sur lequel est fixée une source lumineuse ou une source ultrason, des supports pour divers dispositifs optiques ou des dispositifs de diffraction et enfin un écran de visualisation du phénomène optique ou un récepteur pour la mesure du signal Ces rails sont en général suffisamment longs pour permettre les expériences avec les lentilles ou des dispositifs acoustiques et sont donc encombrants
Ces rails forment un banc « ouvert ». Il est donc nécessaire, pour l'étude des rayons lumineux, d'obscurcir la salle de cours pour réaliser certaines expériences, telles que celles nécessitant une chambre noire
On connaît par exemple du document US 5 828 502 A un banc optique constitué principalement de 4 éléments différents des barres pouvant être fixées par leurs extrémités à deux supports externes formant ainsi une sorte de cage. Des supports internes peuvent être enfilés sur les barres sur lesquelles elles peuvent coulisser et être fixés dans une position appropriée Des éléments d'angle permettent de former des sortes de cubes munis d'ouvertures perpendiculaires. Il est ainsi possible de former une structure tubulaire qui cependant est totalement ouverte. Par ailleurs, ce système nécessite de nombreuses vis pour la formation du banc à proprement parler et la fixation des éléments optiques dans leur position d'utilisation.
Pour contourner ce problème, on connaît également des boîtiers dont la base, de section carrée, sert de banc d'optique. Les extrémités de la base sont ouvertes. Les dispositifs optiques sont placés dans des encoches pratiquées dans la base du boîtier. Un couvercle opaque peut se poser sur la base du boîtier pour former une chambre noire. Ces boîtiers sont relativement compacts, de sorte qu'il est parfois nécessaire de combiner plusieurs de ces boîtiers pour atteindre une longueur suffisante pour certaines expériences. Pour cela, on utilise un rail de la longueur de deux boîtiers qui permet d'aligner ces boîtiers. Ici encore, le rail est un objet encombrant et ses dimensions sont adaptées à un nombre prédéterminé de boîtiers, en général deux. De plus, ces rails d'alignement ne permettent pas de bloquer les boîtiers les uns par rapport aux autres, de sorte qu'il risque de se produire des déplacements relatifs des boîtiers lors des expériences, au risque de fausser les résultats des mesures expérimentales. Pour cette même raison, on ne peut pas utiliser de tels dispositifs comme lunette astronomique, comme télescope ou comme microscope. En outre, les dispositifs optiques étant enfermés dans la base du boîtier, il n'est pas possible de réaliser des expériences de réfraction ou des expériences nécessitant une déflexion du faisceau lumineux.
Le document GB 575 871 A par exemple présente un banc optique formé de deux tubes de section carrée, le second coulissant dans le premier. Le banc ainsi formé est fermé et forme une chambre noire. Les dispositifs optiques (une lentille dans une fente fixe du premier support et un écran fixe dans le tube coulissant) sont immobiles par rapport à leur support, ce sont les supports qui se déplacent l'un par rapport à l'autre. Le banc présenté n'est pas destiné à être assemblé à un second banc pour augmenter sa longueur. Par ailleurs, le banc optique formé est fermé.
On connaît de US 3 574 954 un jeu pour l'enseignement de l'optique comprenant plusieurs éléments pouvant être combinés entre eux, notamment un tube formé de deux demi-tubes positionnés entre-eux par des ergots entrant dans des trous et/ou des languettes pénétrant dans des évidements. Ces tubes sont munis de moyens de fixation formés par un embout tronconique d'un côté et un évidement correspondant ayant d es moyens de retenue de l'autre côté. Il est ainsi possible d'aligner deux ou plusieurs tubes en les fixant l'un à l'autre par ces moyens de fixation. Cependant, ces moyens de fixation ne remplissent leur fonction que si les tubes sont fermés, ils ne sont pas fonctionnels avec des demi-tubes uniquement. Par ailleurs, le système ergots/trous ou languettes/évidements permet certes de positionner deux demi-tubes l'un par rapport à l'autre mais pas de les fixer de sorte qu'un dispositif de fixation supplémentaire doit être prévu pour assurer une rigidité suffisante permettant de déplacer le banc ainsi formé. Le document US 3 533 680 A présente un banc optique fermé, constitué de plusieurs tubes pouvant être alignés et fixés les uns aux autres par vissage Le ou les tubes peuvent être fixés par des paires de barres à un cube central muni d'une ouverture perpendiculaire. Les barres ont les dimensions du banc final. Le dispositif est particulièrement compliqué, car il nécessite des fixations par barres, celles situées en dessous étant difficiles d'accès Ce dispositif ne peut être valablement utilisé qu'en position fermée.
Par ailleurs, pour visualiser le rayon lumineux, il est courant, quel que soit le type de banc d'optique, de faire traverser au rayon lumineux u n nuage de fumée Pour cela, l'enseignant a le choix entre deux méthodes « artisanales » La première consiste à souffler de la fumée de cigarette dans le rayon lumineux, la seconde à secouer au-dessus du banc d'optique un chiffon plein de poussière de craie II va sans dire que la première méthode est incompatible avec les campagnes de prévention contre le tabagisme et que la deuxième est particulièrement salissante. De plus, le nuage ainsi créé se diffuse rapidement dans l'atmosphère environnante, de sorte qu'il faut générer plusieurs fois le nuage au cours d'une même expérience
On connaît du document GB 229 445 A un banc optique simple dans lequel de la fumée peut pénétrer pour mettre en évidence le chemin optique.
L'objectif de l'invention est donc de développer un banc pour l'étude des phénomènes optiques et acoustiques qui soit ouvert pour permettre un accès facile aux différents éléments optiques tout en étant peu encombrant lors de son rangement et qui permette cependant de réaliser des expériences de refraction ou des expériences avec déflexion de l'onde lumineuse ou l'onde sonore. Un autre objectif de l'invention est de permettre la réalisation simple d'une chambre noire. Un troisième objectif est de permettre l'utilisation d'une fumée sans que celle-ci se répande rapidement dans l'atmosphère de sorte qu'une faible quantité de fumée puisse suffire pour chaque expérience Enfin, le banc optique selon l'invention devra pouvoir être utilisé pour la réalisation des lunettes astronomiques, de télescopes, de microscopes et permettra la réalisation d'expériences en holographie
Le premier objectif est atteint par le banc selon le préambule dans lequel lesdits moyens de liaison sont munis de moyens de fixation pour fixer les goulottes les unes par rapport aux autres. Ainsi, les différentes goulottes pourront être fixées de façon modulaire les unes par rapport aux autres, empêchant ainsi un mouvement relatif des goulottes au cours des expériences Ces moyens de liaison assureront de plus un positionnement parfait des différents composants du banc Ils pourront également servir de pieds pour une meilleure stabilité. La longueur des bancs ainsi constitués est donc illimitée.
Il est conforme à l'invention que les moyens de fixation soient constitués de brides munies de deux fentes destinées à recevoir des rebords situés aux extrémités longitudinales des goulotte, lesdites brides pouvant être formées pour remplir également la fonction de pied support.
De plus, il est utile de prévoir une ouverture perpendiculaire à l'axe longitudinal de la première goulotte II est ainsi possible de réaliser une déflection de l'onde lumineuse ou sonore hors de la goulotte ou venant de l'extérieur en direction de cette dernière.
Dans un mode privilégié de réalisation de l'invention, l'ouverture perpendiculaire est placée dans un support central dans lequel débouche la première goulotte. Ce support central pourra servir non seulement à porter l'ouverture perpendiculaire mais il pourra également servir de pied, ce qui rendra le banc plus stable Le support central et la première goulotte pourront être séparables, notamment pour faciliter le rangement. Le support central pourra comporter deux ouvertures supplémentaires, l'une en face de la goulotte, l'autre en face de l'ouverture perpendiculaire.
Afin de compléter le banc selon l'invention, il est prévu que la seconde goulotte au moins peut être placée dans l'alignement de la première goulotte et / ou perpendiculairement à cette première goulotte. En alignant les goulottes les unes derrières les autres, on allonge le banc optique En plaçant une goulotte supplémentaire perpendiculairement à la première goulotte, il est possible de réaliser une déflection de l'onde lumineuse ou sonore hors de la première goulotte tout en ayant la possibilité d'utiliser des dispositifs optiques ou sonores dans l'une ou l'autre goulotte.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le banc peut être fermé par un couvercle de forme correspondante pour former une sorte de canal Si le couvercle est opaque, il est possible de former une chambre noire, en fermant éventuellement les ouvertures inutiles par des obturateurs Avec un couvercle transparent, il sera possible d'avoir un système pratiquement clos avec lequel on pourra observer de l'extérieur les phénomènes optiques qu'y se déroulent à l'intérieur et d'où une fumée introduite à cet effet ne pourra pas facilement s'échapper. Afin de faciliter la diffusion de la fumée, les supports optiques ou sonores peuvent être munis d'ouvertures. Il est préférable que le couvercle soit formé d'éléments semblables à ceux composant la partie du banc qu'il ferme. Ainsi, les mêmes éléments pourront servir pour construire la base du banc et pour construire son couvercle Tout au plus, faudra-t-il le cas échéant, que certains éléments soient fabriqués dans un matériau transparent.
Dans le cas où le banc est fermé par un couvercle, il peut être avantageux que les moyens de liaison qui servent à fixer les composants de la partie inférieure du banc les uns par rapport aux autres servent également à relier et à fixer entre eux cette partie inférieure et son couvercle On obtient ainsi un banc stable et bien aligné. On pourra en outre utiliser le banc comme lunette astronomique, comme télescope ou comme microscope. Sa rigidité sera suffisante pour pouvoir être soulevé de la table et tenu en main.
Il est préférable que des moyens de positionnement, par exemple des fentes, soient placés face à l'ouverture perpendiculaire dans la première goulotte ou dans le support central, ainsi qu'éventuellement dans leurs couvercles respectifs, pour permettre le positionnement de dispositifs optiques ou sonores dans différentes positions par rapport à l'axe longitudinal de la première goulotte. On pourra ainsi placer par exemple un miroir orienté à 45 ° par rapport à l'axe longitudinal de la première goulotte pour permettre une déflexion du rayon lumineux de la première goulotte vers une seconde goulotte fixée sur l'ouverture perpendiculaire Pour l'étude des ondes sonores, on remplacera le miroir par un écran réflecteur orienté à 45 °.
De même, il est préférable de prévoir des moyens de positionnement, par exemple des cannelures, dans la première goulotte et / ou dans les goulottes, ainsi, le cas échéant, que dans les ouvertures, et éventuellement dans leurs couvercles respectifs, pour permettre le positionnement de dispositifs optiques ou sonores perpendiculairement à l'axe longitudinal des goulottes et ou des ouvertures. On pourra également prévoir des graduations correspondant aux moyens de positionnement afin de définir facilement la position relative des différents dispositifs optiques ou sonores
Dans un mode privilégié de réalisation de l'invention, les goulottes, ainsi que, le cas échéant, leurs couvercles respectifs, ont une section transversale sensiblement semi- circulaire Grâce à une telle configuration, il est possible d'empiler facilement les différents composants du banc pour diminuer l'encombrement de rangement
Afin de faciliter la formation d'un nuage de fumée et d'éviter que celui-ci ne s'échappe trop rapidement vers l'extérieur, on peut prévoir un générateur de fumée éventuellement amovible Ainsi, la fumée générée sera dirigée principalement dans le banc fermé d'un couvercle
L'invention concerne également une goulotte pour banc selon l'invention, ayant la forme d'un canal ouvert sur le dessus et destinée à coopérer avec un support central et / ou une autre goulotte en vue de former un banc conforme à l'invention , un support central pour banc conforme à l'invention pouvant être ouvert sur le dessus et comprenant une première ouverture dans laquelle peut déboucher une première goulotte et une seconde ouverture perpendiculaire à la première , des moyens de liaison pour un banc selon l'invention, destinés a lier et à fixer entre eux des goulottes et / ou des supports centraux en vue de former un banc , et un support pour dispositif optique ou sonore pour banc conforme a I invention, comportant des moyens de positionnement destinés a coopérer avec les moyens de positionnement du banc, le support étant en outre muni de préférence de moyens pour laisser passer une fumée, par exemple des ouvertures
Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-dessous à l'aide des figures suivantes
Figure 1 vue en perspective d'une première goulotte conforme à l'invention ,
Figure 2 vue en perspective de moyens de liaison ,
Figure 3 vue en perspective d'un exemple de bancs selon l'invention ,
Figure 4 vue en perspective d'une seconde goulotte selon l'invention , Figure 5 vue en perspective d'un support pour dispositif destine à une goulotte selon l'invention ; Figure 6a, 6b vue en perspective de deux exemples de bancs fermés par un couvercle Les exemples présentés ci-dessous se réfèrent à un banc d'optique. Cependant, le même dispositif peut être utilisé pour former un banc à ultrasons, les dispositifs optiques étant remplacés par des dispositifs sonores, tels que des émetteurs et des récepteurs ultrasons, des séparatrices, des écrans réflecteurs ou des feuilles de mousses.
Le banc d'optique (1) se compose principalement de deux ou plusieurs goulottes (2) qui sont reliées entre elles par des moyens de liaison (9). Ces moyens de liaison (9) ont la forme de brides remplissant également la fonction de pied support.
Les goulottes (2) ont la forme d'un canal longitudinal ouvert sur le dessus ainsi qu'a ses extrémité. Elles sont munies de moyens de fixation ayant la forme de rebords (10) situés aux extrémités longitudinales des goulottes (2), perpendiculairement à leur axe longitudinal. Ces rebords (10) sont dimensionnés pour pénétrer dans une fente (11 ) correspondante du pied support (9). Chaque pied support (9) comporte ainsi deux fentes (11 ). Afin d'assurer une plus grande stabilité de l'ensemble, les rebords (10) sont munis d'ergots (12) destinés à pénétrer dans des trous (13) correspondant du pied support (9). Il est ainsi possible d'assembler les unes aux autres une pluralité de goulottes afin d'agrandir le banc d'optique. On obtient ainsi le banc d'optique du genre de celui représenté à la figure 3. Sur le banc représenté à la figure 3, des pieds support (9) supérieurs sont encliquetés sur les pieds support (9) inférieurs, ce qui n'est pas obligatoire.
Les goulottes (2) sont munies de moyens de positionnement (4) permettant le positionnement précis des dispositifs optiques (3). Ces moyens de positionnement peuvent être constitués de cannelures (4) réalisées sur les bords latéraux (14) des goulottes (2) et dans lesquelles pénètrent des saillies (19) situées sur le pourtour des d ispositifs optiques (3). Des graduations (20) peuvent être prévues sur ou proche de ces moyens de positionnement afin de faciliter la mesure des distances relatives des différents dispositifs optiques entre eux. D'autres cannelures peuvent être prévues dans le fond de la goulotte (2) pour assurer un meilleur positionnement du dispositif optique.
La longueur du banc optique selon la figure 3 peut être augmentée à volonté, tout en étant peu encombrant à l'état démonté.
Afin de permettre la déflexion d'un rayon lumineux, un deuxième type de goulotte est prévu. Une ouverture (5) est prévue dans ce deuxième type de goulottes (8), perpendiculaire à leur axe longitudinal Cette ouverture perpendiculaire (5) est placée dans l'exemple présenté à la figure 4 dans un support central (6) Ce support central (6) comporte une première ouverture (5') dans laquelle débouche la goulotte (8) et une seconde ouverture (5) perpendiculaire à la première (5') et donc à l'axe longitudinal de la goulotte (8) Afin d'augmenter les possibilités d'utilisation, deux autres ouvertures (5 et 5") sont prévues, situées en face de la seconde ouverture (5) et de la première ouverture (5') respectivement
Ces goulottes (8) sont, comme les goulottes (2) simples, munies de moyens de positionnement pour le positionnement de dispositifs optiques, tels que des cannelures (4) Pour une plus grande flexibilité d'utilisation, les moyens de positionnement (4) équipent également les ouvertures (5, 5', 5") du support central (6)
Des moyens de positionnement supplémentaires (7) sont placés en face de l'ouverture perpendiculaire (5) pour permettre le positionnement de dispositifs optiques (3) dans différentes positions par rapport à l'axe longitudinal de la goulotte (8) On pourra ainsi par exemple placer un miroir à 45 ° de l'axe longitudinal pour permettre une déflexion à angle droit du rayon lumineux
Ce deuxième type de goulotte est également muni de moyens de fixation (10) semblables à ceux décrits précédemment pour les goulottes (2) simples Ces rebords (10) sont situés d'une part à l'extrémité longitudinale libre de la goulotte (8) et sur les ouvertures (5, 5', 5") Il est ainsi possible de combiner entre elles des goulottes du premier type (2) et des goulottes du second type (8) pour former des bancs d'optique complexes, permettant notamment d'étudier la déflexion de la lumière ou tous types de système optiques. On pourra placer des goulottes de premier type (2) dans l'alignement de la goulotte (8), directement sur l'extrémité libre de la goulotte (8) ou sur l'ouverture (5") lui faisant face et / ou sur les ouvertures perpendiculaires (5') Un exemple de banc d'optique utilisant des goulottes (8) de second type et muni d'un couvercle est présenté à la figure 6b
Dans l'exemple présenté à la figure 4, la goulotte (8) et le support central (6) ne forment qu'une pièce II serait cependant possible d'utiliser une goulotte (2) simple et un support central (6) pouvant être relié à la goulotte (2) par les pieds support (9) à l'aide des rebords (10). Les éléments optiques peuvent être des lentilles, des diaphragmes, des disques diffusants, des réseaux de diffraction, des filtres, des filtres polarisants, ou tout autre accessoire pour l'étude des phénomènes d'optique géométrique Ils sont composés de préférence d'un support (3) dans lequel est placé l'élément optique. Le support (3) est muni de moyens de positionnement (19) complémentaires des moyens de positionnement (4, 7) des goulottes (2, 8) et du support central (6). Ces moyens de positionnement complémentaires peuvent avoir la forme de saillies (19) qui pénètrent dans les cannelures (4) des goulottes (2, 8) et des ouvertures (5, 5', 5").
Afin de réaliser une chambre noire, il est prévu de fermer le banc d'optique par un couvercle complémentaire de la base. Pour cela, les goulottes (2, 8) et le support central (6) sont munis de rebord d'appui (14) s'étendant de façon radiale vers l'extérieur. On peut ainsi poser sur une goulotte (2, 8) une seconde goulotte identique ou sur un support central (6) un second support central. Le couvercle peut être fixé sur la base du banc d'optique avec les moyens de liaison (9, 10, 1 1) servant déjà à fixer les goulottes (2, 8) et le support central (6) les uns par rapport aux autres. Dans les exemples présentés aux figures 6a et 6b, le couvercle est composé d'un assemblage semblable à celui servant de base Les pieds support (9), qui servent à relier entre eux d'une part les composants de la base et d'autre part ceux du couvercle, peuvent également servir à fixer le couvercle sur la base. Pour cela, les pieds support (9) sont munis de dispositifs d'encliquetage composé, d'une part, d'une patte (15) munie d'ergots (16) d'un côté et, d'autre part, d'une encoche (17) de l'autre côté du pied support dans laquelle peuvent s'engager les ergots (16) de la patte (15) Afin d'assurer l'obscurité, des obturateurs sont prévus pour fermer les ouvertures non nécessaires. Ces obturateurs sont dimensionnés pour être compatibles avec les fentes (1 1 ) du pied support (9).
On obtient ainsi une sorte de canal, comme ceux représentés aux figures 6a et 6b. Les bords latéraux (14) des goulottes (2, 8) et du support central (6) sont dimensionnés de telle sorte que, lorsque deux goulottes ou deux supports centraux (6) sont superposés, il se forme une rainure dans laquelle prennent place les saillies (19) des dispositifs optiques (3)
Un banc d'optique tel que celui présenté à la figure 6a, muni de lentilles adéquates, peut servir de lunette astronomique, de télescope ou de microscope En effet la rigidité obtenue avec les moyens de liaison (9) et les moyens de fixation (10, 11 ) est suffisante pour maintenir en place les lentilles à l'intérieur du canal formé par les goulottes superposées deux à deux et pour que le banc optique ne nécessite pas d'être soutenu par une table.
Il est également possible que le second montage destiné à être posé sur le premier montage formant la base du banc d'optique soit réalisé dans un matériau transparent. On peut alors suivre le rayon optique dans le montage. Le rayon lumineux peut être généré par exemple par un laser, une LED ou une lampe à incandescence. Cette solution sera retenue notamment pour faire l'étude de la propagation de la lumière et visualiser sa propagation grâce à la fumée. Dans ce cas, les goulottes servant de couvercle ne porteront pas de moyens de positionnement (4) pour dispositifs optiques dans la partie servant à l'observation. Les moyens de positionnement (4) ne seront prévus que sur les bords latéraux (14) des goulottes (2, 8).
Pour cela, on fera entrer de la fumée ou un brouillard par exemple par la goulotte (8) du banc d'optique de la figure 6b. Une ou plusieurs goulottes (2) seront fixées à l'élément central (6) sur une ouverture (5) perpendiculaire à la première goulotte. Un rayon lumineux entrera dans le système par l'ouverture (5) de l'élément central (6) faisant face à la seconde goulotte (2), tandis que la dernière ouverture (5) sera obturée. Un objet optique, tel qu'une lentille, pourra être placé dans la seconde goulotte (2).
La forme rectangulaire des pieds support (9) permet de placer un banc d'optique non seulement avec sa base en bas et son couvercle au-dessus, comme le montre la figure 6a, mais également sur le côté, les deux parties étant non pas posées l'une sur l'autre mais l'une à côté de l'autre. Cette deuxième position permet, lorsque le couvercle est transparent, d'observer les phénomènes optiques, non pas du dessus mais du côté. Le banc d'optique pourra alors être placé face à l'assemblée des élèves.
Afin de permettre la circulation de la fumée ou du brouillard dans l'ensemble du banc d'optique fermé, les dispositifs optiques sont munis de trous (18) qui laissent circuler librement la fumée dans le canal formé par les deux goulottes superposées.
Avec l'invention, il est possible de réaliser un grand nombre de bancs d'optique différents et d'adapter leur géométrie et leur taille à l'expérience en cours. Contrairement aux bancs d'optiques connus, il est possible avec des éléments de faible longueur de construire un banc rigide ouvert sur le dessus sans limitation de longueur. Les mêmes pièces permettent également de former un couvercle qui selon s'il est transparent ou opaque permet de former une chambre noire ou d'observer les phénomènes optiques dans un brouillard Une fois démontés, les composants sont peu encombrants Avec ces quatre composants différents (2, 3, 8, 9), ce banc d'optique est d'une utilisation très souple Ne nécessitant que peu de pièces différentes, il est également très économique
Liste des références
I banc d'optique 2 premier type de goulotte
3 dispositif optique
4 moyens de positionnement des dispositifs optiques 5, 5' 5" ouvertures
6 support central 7 moyens de positionnement des dispositifs optiques
8 goulotte
9 moyens de liaison principaux
10 moyens de liaison complémentaires
I I fente 12 ergot
13 trou
14 bords latéraux des goulottes
15 patte
16 ergots 17 encoche
18 moyens de passage
19 moyens de positionnement
20 graduations

Claims

Revendications
1. Banc (1) pour l'étude des ondes lumineuses ou sonores, comprenant au moins une première et une seconde goulottes (2, 8) en forme de canal ouvert sur le dessus et destinées à recevoir au moins un dispositif optique (3) ou sonore placé dans l'axe de l'onde lumineuse ou sonore elle-même parallèle à l'axe longitudinal d'au moins une desdites goulottes (2, 8), des moyens de liaison (9) étant prévus pour solidariser deux à deux les goulottes (2, 8), caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (9) sont munis de moyens de fixation (10, 11 ) pour fixer les goulottes (2, 8) les unes par rapport aux autres.
2. Banc (1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de fixation sont constitués de brides (9) munies de deux fentes (11) destinées à recevoir des rebords (10) situés aux extrémités longitudinales des goulotte (2, 8), lesdites brides (9) pouvant être formées pour remplir également la fonction de pied support.
3. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'une ouverture perpendiculaire (5) à l'axe longitudinal de la première goulotte (8) au moins.
4. Banc selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ouverture perpendiculaire (5) est placée dans un support central (6) dans lequel débouche la première goulotte (8).
5. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde goulotte (2) au moins peut être placée dans l'alignement de la première goulotte (2, 8) et / ou perpendiculairement à cette première goulotte (8).
6. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il peut être fermé par un couvercle de forme correspondante pour former une sorte de canal, les éléments formant le couvercle pouvant être semblables à ceux composant la partie inférieure du banc qu'il ferme.
7. Banc selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de liaison (9) servent à relier et à fixer entre eux la partie inférieure du banc et son couvercle.
8. Banc selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que des moyens de positionnement (7), par exemple des fentes, sont placés face à l'ouverture perpendiculaire (5), dans la première goulotte (2) ou dans le support central (6), ainsi qu'éventuellement dans leurs couvercles respectifs, permettant le positionnement de dispositifs optiques ou sonores dans différentes positions par rapport à l'axe longitudinal de la première goulotte (2).
9. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens de positionnement (4), par exemple des cannelures, sont placés dans les goulottes (2, 8) ainsi, le cas échéant, que dans les ouvertures (5) perpendiculaires, et éventuellement dans leurs couvercles respectifs, pour permettre le positionnement de dispositifs optiques (3) ou sonores perpendiculairement à l'axe longitudinal des goulottes (2, 8) ou des ouvertures (5).
10. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les goulottes (2, 8), ainsi que le cas échéant leurs couvercles respectifs, ont une section transversale sensiblement semi-circulaire.
1 1. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est muni d'un générateur de fumée éventuellement amovible
12. Banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les goulottes (2, 8) sont munies de graduations (20) pour faciliter le repérage des dispositifs optiques (3) ou sonores.
13 Goulotte (2, 8) pour banc selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle a la forme d'un canal ouvert sur le dessus et qu'elle est munie de moyens de fixation destinés à coopérer avec un support central (6) et / ou une goulotte (2, 8) en vue de former un banc selon l'une des revendications précédentes.
14. Support central (6) pour banc selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il peut être ouvert sur le dessus et qu'il comprend une première ouverture (5') dans laquelle peut déboucher une première goulotte (2) et une seconde ouverture (5) perpendiculaire à la première (5').
15. Moyens de liaison (9) pour banc selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'ils sont munis de moyens de fixation destinés à lier et à fixer entre eux des goulottes (2, 8) et / ou des supports centraux (6) en vue de former un banc selon l'une des revendications 1 à 12.
16. Support pour dispositif optique (3) ou sonore pour banc selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de positionnement destinés à coopérer avec les moyens de positionnement (4, 7) du banc selon l'une des revendications 1 à 12.
17. Support pour dispositif optique (3) ou sonore selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il est muni de moyens pour laisser passer une fumée, par exemple des ouvertures.
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