Logiciels libres et enseignement

Favoriser l’usage de logiciels libres et de formats ouverts

- Auteur : Guylain Picard

Usages pédagogiques

Physique au lycée, partie du programme couvrant l’optique. Lum est un simulateur de Travaux Pratiques d’optique. Il permet de réaliser un montage optique sur un banc virtuel, et de visualiser la position de l’image d’un objet. Il permet de faire varier en direct les paramètres comme la focale des lentilles, les positions des objets et des lentilles. Mais ca ne s’arrète pas là. Lum fait instantanément la construction géometrique des rayons lumineux. Enfin, il peut calculer la projection sur un écran d’une image numérique et ainsi montrer la lattitude de mise au point du dispositif optique.

Voici deux exemples d’utilisation de Lum version 0.30, destinés à une prise en main rapide du logiciel. Des copies d’écran présentant les fenetres générales de Lum sont disponibles dans la présentation de l’auteur.

Images d’un objet avec une lentille convergente

Lancer Lum sans maximiser la fenêtre pour pouvoir garder à l’écran, à l’extérieur de la fenêtre lum, les différentes fenêtres d’affichage : photos de l’objet et de l’image sur l’écran, et surtout la fenêtre Elément à partir de laquelle on peut faire toutes les modifications que l’on veut une fois l’objet sélectionné en cliquant dessus.

Cliquer sur l’icône Lentille mince de la barre d’outils. Choisir une lentille de distance focale 20 cm et de diamètre 8 cm et cliquer dans la fenêtre lum à la position X = 0 et Y = 0. Les coordonnées sont en bas à droite et à gauche de la fenêtre.

Cliquer sur l’icône Objet et prendre un objet de 2cm. Cliquer à la position voulue sur l’axe optique et un écran avec l’image de l’objet apparait. La mettre de côté, visible, mais hors de la fenêtre. Simultanément la position de l’image de l’objet est apparue à l’écran, en rouge. Pour la visualiser, il suffit de cliquer sur l’icône Ecran, de choisir sa taille, 10 cm par exemple, et de le positionner en cliquant sur le vecteur rouge. L’image apparait alors dans une autre fenêtre à garder de c%ôté comme la préc%Eédente.

Pour tracer les rayons lumineux, cliquer sur l’objet puis sur Rayon dans la barre de menus. Il suffit de choisir selon ses besoins, par exemple l’option Rayons de construction. Un rayon non désiré peut être supprimé en cliquant dessus puis sur l’icône Supprimer.

Ensuite, il suffit de cliquer sur un élément pour le déplacer et le logiciel dessine automatiquement l’image et sa position.

Le travail peut être enregistré avec Fichier > Enregistrer sous.

Simulation du principe d’un téléobjectif

Après avoir demandé un nouveau fichier, installer une lentille de 50 cm de distance focale et de 5 cm de diamètre à la position -100 cm sur l’axe optique. Placer un objet de 1 cm dans son plan focal objet. On dispose ainsi d’une image servant d’objet à l’infini pour le futur téléobjectif.

Celui-ci sera créé par une lentille de distance focale 50 cm et de diamètre 20 cm à la position 16 cm, associée à une autre lentille de même diamètre mais de distance focale - 20 cm, donc divergente, à la position 56.5 cm.

Faire tracer les rayons de construction voulus après avoir cliqué sur l’objet, et installer un écran à la position où se trouve l’image en rouge.Les positions données peuvent être affinées après avoir cliquer sur l’élément correspondant. La nouvelle simulation démarre instantanément.

Remarques importantes

  • Un fichier exemple de l’auteur se trouve dans /usr/local/share/lum/.Il suffit de faire Fichier > Ouvrir après le premier lancement de Lum.
  • On peut se fabriquer un objet personnel sous gimp par exemple en .gif et aller le chercher au moment du choix de l’objet.
  • En cliquant sur l’objet ou sur l’écran, il apparait un rectangle rouge. Si l’on clique dans ce restangle, on déplace son contenu. Si l’on clique sur la barre du haut du rectangle, on change la taille. Cela ne fonctionne pas pour la taille des lentilles.
  • Attention au temps d’affichage sur l’écran si la taille de l’objet et celle de l’image ne sont pas appropriées. Il vaut parfois mieux supprimer l’écran avant de faire des modifications.

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