2.2 Ray

Ray est un « tuteur d’optique géométrique » créé par Ronen et Rivlin (Institut Weizmann de Sciences, Israel), en 1993 (voir Ronen & al., 1993, ainsi que l’analyse didactique qui se trouve à la base du logiciel, dans le chapitre 3 de ce travail). Il fonctionne sur Macintosh.

Il s’agit d’un logiciel qui permet de créer des rayons issus d’un point source, et de leur faire traverser des objets optiques variés. Le logiciel calcule et trace les rayons émergents. Une fois créés, les objets optiques peuvent être déplacés, le tracé des rayons s’adapte en temps différé.

Les objets optiques (components) qui peuvent être utilisés sont :

• Des miroirs convexes et concaves, de distance focale réglable dans une fenêtre séparée (properties) ;

• Des lentilles convergentes et divergentes, de distances focales réglables ;

• Un cache ou écran ;

• Un miroir plan ;

• Une lentille épaisse, divergente ou convergente, dont on peut régler les rayons de courbure et l’indice de réfraction ;

• Un prisme équilatéral, et un prisme de section carrée, dont on peut régler les indices.

La position angulaire par rapport à la verticale et la taille de chaque composant, quand ces grandeurs sont pertinentes, peuvent être réglées dans une fenêtre (geometry) séparée de la feuille de dessin et distincte de ses propriétés optiques (properties).

Les sources qu’on peut utiliser sont uniquement des points isolés. De ces points peuvent partir soit un rayon isolé soit un faisceau de rayons divergent, dont on définit avec la souris l’ouverture quand on le crée. Le tracé des rayons est mis à jour automatiquement chaque fois qu’on crée un nouvel équipement, sur commande si on veut.

Aucune intention didactique explicite n’est formulée. Il est donc difficile de justifier le terme « tuteur » employé par les auteurs. Par contre le logiciel contient un éditeur de tâches, ainsi qu’une centaine de tâches prédéfinies. Elles peuvent être par exemple du type exploration (on donne un système optique, il faut tracer les rayons pour explorer son comportement, voir op. cit. p. 304) ou du type boîte noire (on donne les rayons de sortie d’un système caché, il faut deviner sa constitution, voir op. cit. p. 308). Il est intéressant de noter que dans chacune de ces tâches les menus peuvent être reparamétrés¹⁴, certaines stratégies de résolution peuvent ainsi être interdites, d’autres favorisées.

Il s’agit d’un micromonde, qui peut être classé dans la catégorie des logiciels de simulation. L’utilisateur n’a en effet pas accès au modèle qui permet de tracer les rayons. Ray est sans conteste un agent de facilitation : on peut obtenir le tracé de rayons dans des systèmes optiques fort complexes, qu’on n’obtiendrait « à la main » qu’avec beaucoup de peine. Il permet ainsi à l’étudiant de vérifier ses conjectures, dans des contextes extrêmement variés. Cependant la validation n’est pas interne au logiciel.