exemples de graphiques avec LaTeX

[David_A]

Voici quelques exemples de graphiques générés avec LaTeX, pour donner un aperçu des possibilités et des avantages de choisir LaTeX pour la création de documents.
Un spectre d'absorption du permanganate de potassium, utilisé ici pour faire un exercice.
Le résultat en pdf :

spectreKMnO4.pdf

le code LaTeX :

spectreKMnO4.tex

le fichier .csv contenant les données :

spectreDakin.csv

Si vous ne souhaitez pas créer des documents complets en LaTeX, vous pouvez déjà l'utiliser pour créer des graphiques.
Toutefois, un autre avantage de générer des graphiques et des schémas au sein d'un document LaTeX, c'est la qualité du résultat obtenu : même police de caractère dans le graphique et dans le reste du document, et surtout une résolution bien meilleure qu'avec un fichier image inséré. Cette bonne qualité permet de vidéoprojeter en zoomant très fortement, sans perte de qualité.
Dans ce premier exemple, j'ai commencé par faire un spectre d'absorption du permanganate avec un spectrophotomètre qui exporte les données en fichier .csv. C'est un simple fichier de valeurs en colonnes (longueur d'onde, Absorbance), sans aucune mise en forme, qui peut être ouvert par d'autres logiciels comme des tableurs.
Dans le fichier LaTeX, j'utilise les packages tikz (schémas) et pgfplots (graphiques). Entre crochets figurent les options de l'environnement axis (réglages des axes). Puis la commande \addplot table ... va lire les valeurs stockées dans le fichier .csv.
Ici, à partir d'une courbe, j'en génère deux pour simuler 2 spectres différents. L'astuce est d'insérer dans les options de la commande \addplot une option "yscale=4" pour créer une courbe avec des ordonnées 4 fois plus élevées pour simuler une solution plus concentrée.

2e exemple : spectre d'absorption avec couleurs

spectreE131.pdf

spectreE131.tex

spectreE131bleu.csv

Dans cet exemple, j'utilise le package pgf-spectra, initialement dédié à l'insertion de spectres continu ou de raies, pour générer un rectangle rempli des couleurs du visible. Pratique pour commenter en classe l'absorption sélective et le lien avec la couleur de la solution.
On peut même imaginer de remplir l'aire sous la courbe avec le dégradé de couleurs, pour le spectre d'une source lumineuse. Voir la documentation du package pgf-spectra. Je propose aussi des exemples ici : https://www.astrolabe-science.fr/spectres-de-sources-lumineuses-latex/

3e exemple : courbe d'Aston des nucléides

courbeAston.pdf

courbeAston.tex

CourbeAston.csv

4e exemple : graphique avec des fonctions mathématiques :

DiagrammePredominanceNH3.pdf

DiagrammePredominanceNH3.tex

[David_A]

Voici un exemple de tracés de graphiques en LaTeX avec le package pgfplots, pour tracer la vitesse du son dans quelques gaz en fonction de la température.
Les courbes sont calculées à partir d'une formule théorique trouvée dans "Comment j'ai pesé la Terre avec un chronomètre", de Laurent Mathieu (Ellipses).

Avec le package pgfplots, on peut entrer l'expression d'une fonction à tracer. Ici, puisque j'ai créé plusieurs courbes avec la même fonction où seuls quelques paramètres numériques changent, j'ai plutôt défini une fonction (avec "declare function" dans les options du graphe) acceptant 3 paramètres : la température (variable en abscisses), l'indice adiabatique du gaz et sa masse molaire.

grapheVitesseSonGaz.png

helium.png

vitesseSonGaz.tex

PageVitesseSonGaz.tex

vitesseSonGaz.pdf

PageVitesseSonGaz.pdf

[eric_b]

Wow c'est magnifique ! En plus je viens de faire un TP sur la mesure d'absorbance pour le bleu brillant E133 qu'on trouve dans les M&Ms (pas tout à fait le même lambda_max, qui vaut 630 nm)

Merci pour ce partage. Je suis en train d'essayer de passer mes cours à Latex (et Beamer) et ces contenus me seront très utiles. J'ai un peu ramé avant de voir qu'il fallait installer pgf-spectra, mais maintenant que c'est fait, ça fonctionne parfaitement.

[David_A]

Je vous propose un exemple de graphique rédigé avec LaTeX, pour montrer l'intérêt de concevoir des docs graphiques à insérer dans les docs de cours, même si vous ne faites pas la totalité des documents sous LaTeX.
Il s'agit de la loi de Planck donnant la luminance du corps noir en fonction de la longueur d'onde, pour différentes températures.

Pour tracer des graphiques, j'utilise le package pgfplots (dont je recommande la lecture de la documentation).
Ici, comme l'expression de la fonction est assez longue, je définis une fonction dans les options du graphique. Mais ce n'est pas nécessaire pour les expressions + simples.
L'image ci-dessous est assez grande : faites un clic-droit pour l'ouvrir dans un nouvel onglet.

LoiPlanck.png

J'ai essayé de commenter suffisamment le code pour donner des indications aux LaTeX-apprenant.es.

code source LaTeX :

LoiPlanck.tex

Cet exemple est déjà assez élaboré. Les graphiques plus simples seront facilement obtenus en lisant les premiers exemples de la documentation de pgfplots.

[Boris101]

Merci David, tes contributions sont au top Latex offre une qualité inégalée, surtout après tirage (c'est fait pour cela). Les élèves m'avaient fait la remarque de la beauté des écritures et des graphiques.
Pour ma part j'essaie de me familiariser avec circuitikz que j'édite sur overleaf afin de projeter en direct sur un ordi du boulot (j’emmène pas d'ordi perso, un coup à le casser, je suis adepte des appli portables ou en ligne).
Le truc est qu'une part des dipôles n'ont pas la tête qu'on souhaite dans le secondaire : l'interrupteur par exemple, j'essaie donc de chercher et adapter du code pour ne pas choquer les élèves qui ont besoin de conformisme. Pour ce qui est de ampèremètre la flèche passe encore tout comme le moteur avec les rectangles signifiant leur type il me semble (aimant permanent ou autre je n'ai pas fouillé plus).

Voici un cours très bien fait sur lequel vous voyez d'emblée le pb avec les interrupteurs par exemple :

https://nboulaire.developpez.com/tutoriels/latex/circuitikz_base/

Ci-joint un fichier tex sur lequel j'ai un peu bricolé !

Edit : remplacer [ammeter] par [rmeter, t=A] et l'on a perdu la flèche variable ! (idem voltmeter)

[Boris101]

Comme je n'ai pas les droits je copie colle ici un exemple de circuit du secondaire, il a fallu adapter car les schémas circuitikz ne correspondent pas à ceux que nous utilisons même avec le paramètre européen (G et M), à noter aussi que les courants 'en "red") font appel à des variables de style globales introduite depuis la version 1.7 de circuit (vérifier dans les logs j'ai fait afficher les "files"). Bien entendu les commentaires sont en français mais beaucoup de paramètre sont écrits en anglais sachant que les bibli sont en anglais tout comme la documentation et les exemple, je mélange un peu, moi ça me convient !


\listfiles
\documentclass[border=5pt]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usepackage[european]{circuitikz} % Utilise les symboles européens
\usetikzlibrary{positioning, calc, arrows.meta} % Nécessaire pour positionner et arrows.meta pour les flèches
\usepackage{xcolor} % Pour utiliser les couleurs

\begin{document}
\begin{circuitikz}

% --- Définitions des styles et constantes ---
% 1. Définir les pointes de flèches d'abord
\tikzset{
voltage_arrow_tip/.tip={Stealth[round, length=6pt]}
}
% 2. Ensuite, définir les styles complets qui utilisent ces pointes
\tikzset{
% Style pour les flèches de tension (ligne et pointe)
custom_voltage_arrow/.style={draw=blue, thick, -voltage_arrow_tip},
% Style pour les labels des flèches de tension manuelles (AU-DESSUS de la flèche)
voltage_label_style/.style={midway, above, text=blue, font=\scriptsize}
}
% Constante pour le décalage vertical des flèches de tension au-dessus des dipôles
\def\voltagearrowyshift{14pt}

% Styles globaux pour les flèches et labels de courant automatiques (i=...) attention il faut circuitikz version 1.7.x
\ctikzset{current label style={text=red, font=\scriptsize}} % Style pour les labels de courant (texte)
\ctikzset{current marker style={red}} % AJOUTÉ : Style pour le marqueur de courant (la pointe de flèche) en rouge


% --- Définition des coordonnées principales ---
\coordinate (branch1_v_level) at (0, 4);
\coordinate (branch2_v_level) at (0, 2);
\coordinate (branch3_v_level) at (0, 0);

\coordinate (left_rail_bottom) at (0,0);
\coordinate (left_rail_top) at (0,6);
\coordinate (right_rail_bottom) at (7,0);
\coordinate (right_rail_top) at (7,6);

% --- Dessin des composants et des fils ---

% Rails verticaux
\draw (left_rail_bottom) -- (left_rail_top);
\draw (right_rail_bottom) -- (right_rail_top);

% Fil supérieur horizontal et Générateur personnalisé
\draw (left_rail_top) -- (right_rail_top) node[midway, draw, thick, circle, fill=white, minimum size=8mm, inner sep=1pt, name=Gnode] {G};

% Labels de polarité du générateur (+ à gauche, - à droite)
\node[anchor=south] at ([yshift=-10pt, xshift=-20pt]Gnode.north) {$+$};
\node[anchor=south] at ([yshift=-10pt, xshift=20pt]Gnode.north) {$-$};

% Tension du générateur (pointe de Gnode.east vers Gnode.west, soit de - vers +)
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]Gnode.east) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]Gnode.west) node[voltage_label_style] {6V};

% Courant du générateur (sur le fil entre Gnode.west et left_rail_top, pointant vers la gauche)
\draw (Gnode.west) to[short, i=0.6A] (left_rail_top);

% --- Première branche (Moteur + R1) - HORIZONTALE ---
\coordinate (b1_start) at (branch1_v_level -| left_rail_top);
\coordinate (b1_p1) at ($(b1_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b1_node_M_start) at (b1_p1);
\coordinate (b1_node_M_end) at ($(b1_node_M_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b1_p2) at (b1_node_M_end);
\coordinate (b1_p3) at ($(b1_p2) + (1.4,0)$);
\coordinate (b1_node_R1_start) at (b1_p3);
\coordinate (b1_node_R1_end) at ($(b1_node_R1_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b1_p4) at (b1_node_R1_end);

% Fil 1 et flèche de courant
\draw (b1_start) to[short, i=0.3A] (b1_p1);

% Moteur
\node[draw, thick, circle, fill=white, minimum size=8mm, inner sep=1pt, name=Mnode] at ($(b1_node_M_start)!0.5!(b1_node_M_end)$) {M};
\draw (b1_node_M_start) -- (Mnode.west);
\draw (Mnode.east) -- (b1_node_M_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]Mnode.east) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]Mnode.west) node[voltage_label_style] {3V};

\draw (b1_p2) -- (b1_p3);

% R1
\draw (b1_node_R1_start) to[R, l_=$R_1$] (b1_node_R1_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b1_node_R1_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b1_node_R1_start) node[voltage_label_style] {3V};

\draw (b1_p4) -- (branch1_v_level -| right_rail_top);

% --- Deuxième branche (3 Lampes) - HORIZONTALE ---
\coordinate (b2_start) at (branch2_v_level -| left_rail_top);
\coordinate (b2_p1) at ($(b2_start) + (1,0)$);
\coordinate (b2_node_L1_start) at (b2_p1);
\coordinate (b2_node_L1_end) at ($(b2_node_L1_start) + (1,0)$);
\coordinate (b2_p2) at (b2_node_L1_end);
\coordinate (b2_p3) at ($(b2_p2) + (1,0)$);
\coordinate (b2_node_L2_start) at (b2_p3);
\coordinate (b2_node_L2_end) at ($(b2_node_L2_start) + (1,0)$);
\coordinate (b2_p4) at (b2_node_L2_end);
\coordinate (b2_p5) at ($(b2_p4) + (1,0)$);
\coordinate (b2_node_L3_start) at (b2_p5);
\coordinate (b2_node_L3_end) at ($(b2_node_L3_start) + (1,0)$);
\coordinate (b2_p6) at (b2_node_L3_end);

% Fil 1 et flèche de courant
\draw (b2_start) to[short, i=0.1A] (b2_p1);

% L1
\draw (b2_node_L1_start) to[lamp, l_=L1] (b2_node_L1_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L1_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L1_start) node[voltage_label_style] {2V};

\draw (b2_p2) -- (b2_p3);
% L2
\draw (b2_node_L2_start) to[lamp, l_=L2] (b2_node_L2_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L2_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L2_start) node[voltage_label_style] {2V};

\draw (b2_p4) -- (b2_p5);
% L3
\draw (b2_node_L3_start) to[lamp, l_=L3] (b2_node_L3_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L3_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b2_node_L3_start) node[voltage_label_style] {2V};

\draw (b2_p6) -- (branch2_v_level -| right_rail_top);

% --- Troisième branche (R2 + R3) - HORIZONTALE ---
\coordinate (b3_start) at (branch3_v_level -| left_rail_top);
\coordinate (b3_p1) at ($(b3_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b3_node_R2_start) at (b3_p1);
\coordinate (b3_node_R2_end) at ($(b3_node_R2_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b3_p2) at (b3_node_R2_end);
\coordinate (b3_p3) at ($(b3_p2) + (1.4,0)$);
\coordinate (b3_node_R3_start) at (b3_p3);
\coordinate (b3_node_R3_end) at ($(b3_node_R3_start) + (1.4,0)$);
\coordinate (b3_p4) at (b3_node_R3_end);

% Fil 1 et flèche de courant
\draw (b3_start) to[short, i=0.2A] (b3_p1);

% R2
\draw (b3_node_R2_start) to[R, l_=$R_2$] (b3_node_R2_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b3_node_R2_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b3_node_R2_start) node[voltage_label_style] {4V};

\draw (b3_p2) -- (b3_p3);
% R3
\draw (b3_node_R3_start) to[R, l_=$R_3$] (b3_node_R3_end);
% yshift utilise \voltagearrowyshift
\draw[custom_voltage_arrow] ([yshift=\voltagearrowyshift]b3_node_R3_end) -- ([yshift=\voltagearrowyshift]b3_node_R3_start) node[voltage_label_style] {2V};

\draw (b3_p4) -- (branch3_v_level -| right_rail_top);

\end{circuitikz}
\end{document}




il s'agit de la correction de l'exercice dont l'énoncé est :

Ci-joint le circuit suivant :

* Un générateur de tension 6V

* Un moteur qui reçoit une tension de 3V

* La valeur de la résistance 1 est de 10Ω

* Les 3 lampes sont identiques, I(L1) = 100 mA

* I(R2)= 0,2 A et U(R3) = 2V

Complète les tensions et intensités sur le schéma pour chaque dipôle et justifie ci-après en énonçant les lois utilisées avec le vocabulaire approprié (on n’oubliera pas l’intensité fournie par le générateur)

le code du schéma est donc celui de la correction sans les flèches.

[Boris101]

Le code est à peu près propre même si ce n'est pas une version finale, je ne pense pas qu'il faille le refactoriser par contre il y a matière à évolution.
Il reste un peu trop de paramètre en dur dans le code, concernant les coordonnées,ar exemple si l'on veut 4 dipôles horizontaux dans ce cas on a 9 segments et donc il faut modifier la coordonnée horizontale du rail droit à 9. Il reste donc un certain nombre de constante à changer manuellement, il faudrait ainsi ajouter une condition de départ pour tester nmax de dipôles et ajuster automatiquement les espaces horizontaux.

A noter qu'on peut facilement intervertir les branches en changeant les valeurs de branch vertical level

[Boris101]

Un autre type de dessin que j'avais envie d'automatiser c'est celui de l'éprouvette, à noter que le zéro est choisi au niveau de l'axe de symétrie et non en bas à gauche comme pour mon schéma électrique. J'ai voulu faire un effet verre/reflet (dégradé) au niveau du pied mais comme c'est une coupe cela n'est pas logique, néanmoins je le laisse histoire de pouvoir s'en resservir, à mettre en annotation sinon, dans ce cas il faudrait fermer le ménisque et le haut du verre. Pour ce qui est du ménisque avec un jaune moins foncé ou bien un double dégradé horizontal et vertical partant du clair au milieu en haut pour respecter les lois physiques, on pourrait même évoquer Beer Lambert !

Le code enfin :

\documentclass[border=10pt]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc,fadings,shadings} % Ajout de fadings et shadings pour les dégradés
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
% --- Définitions des dimensions et paramètres ---
\def\cylwidth{2.0} % Largeur du corps de l'éprouvette (en cm)
\def\baseheight{0.3} % Hauteur de la base (simple ligne ici)
\def\basewidth{3} % Largeur de la base/pied
\def\unitheight{0.3} % Hauteur TikZ correspondant à 1 mL (en cm)
\def\maxvol{25} % Volume maximum (en mL)
\def\fillvol{15.5} % Volume de remplissage (en mL)
% Calcul des hauteurs en unités TikZ
\pgfmathsetmacro{\cylbodyheight}{\maxvol * \unitheight}
\pgfmathsetmacro{\fillheight}{\fillvol * \unitheight}
\pgfmathsetmacro{\cyltotalheight}{\cylbodyheight + \baseheight+1} % Hauteur totale incluant base virtuelle

% Coordonnées de base
\coordinate (BaseL) at (-\basewidth/2, 0); % Pied gauche
\coordinate (BaseR) at (\basewidth/2, 0); % Pied droit
\coordinate (CylBL) at (-\cylwidth/2, \baseheight); % Bas gauche du corps
\coordinate (CylBR) at (\cylwidth/2, \baseheight); % Bas droit du corps
\coordinate (CylTL) at (-\cylwidth/2, \cyltotalheight); % Haut gauche du corps
\coordinate (CylTR) at (\cylwidth/2, \cyltotalheight*0.95); % Haut droit du corps, bec de 5%
\coordinate (CylSPOUT) at (\cylwidth/2*1.3, \cyltotalheight);

% --- Ajout du dégradé dans la base trapézoïdale ---
\fill[left color=blue!10, right color=blue!40, middle color=white]
(BaseL) -- (CylBL) -- (CylBR) -- (BaseR) -- cycle;

% --- Dessin du remplissage (huile jaune) ---
\fill[yellow!70] (-\cylwidth/2, \baseheight) -- % Commence au coin bas gauche du corps
(\cylwidth/2, \baseheight) -- % Ligne vers le coin bas droit du corps
(\cylwidth/2, \fillheight+0.6) arc (0:180:{\cylwidth/2} and -0.3) -- % Dessine l'arc de droite à gauche
cycle; % Ferme le chemin vers le point de départ (-\cylwidth/2, \baseheight)

% --- Dessin de la surface de l'huile / le contour de l'arc noir ---
\draw[black, thick] (-\cylwidth/2, \fillheight+0.6) arc (180:0:{\cylwidth/2} and -0.3);

% --- Dessin du contour de l'éprouvette ---
\draw (BaseL) -- (CylBL) -- (CylBR) -- (BaseR);
\draw (BaseL) -- (BaseR);
\draw (CylBL) -- (CylTL);
\draw (CylBR) -- (CylTR);
\draw (CylTR) -- (CylSPOUT);

% --- Ajout d'un léger effet de reflet sur le corps de l'éprouvette ---
\draw[white, opacity=0.15] (-\cylwidth/2+0.1, \baseheight) -- (-\cylwidth/2+0.1, \cyltotalheight-0.1);

% --- Dessin des graduations ---
\foreach \vol in {0,1,...,\maxvol} {
\pgfmathsetmacro{\ypos}{\vol * \unitheight + \baseheight}
\coordinate (tick_start) at (CylBL |- 0, \ypos); % graduation sur la paroi gauche
\pgfmathparse{mod(\vol,5) == 0}
\ifnum\pgfmathresult=1 % Graduation majeure
% Trait vers l'intérieur (droite)
\draw (tick_start) -- ++(0.3, 0);
\ifnum\vol>0
% Étiquette à gauche de la paroi (tick_start)
\node[right=25pt, anchor=east] at (tick_start) {\small \vol};
\fi
\else % Graduation mineure
% Trait vers l'intérieur (droite)
\draw (tick_start) -- ++(0.15, 0);
\fi
}

% Label du verre
\node[anchor=center] at (0, \cylbodyheight + \baseheight + 0.5) {\small max 25 mL};

% --- Annotation du niveau de remplissage ---
\draw[dashed, gray] (-\cylwidth/2, \fillheight+ \baseheight ) -- (\cylwidth/2, \fillheight+ \baseheight ) node[right, black] {$15.5\,\mathrm{mL}$};

\end{tikzpicture}
\end{document}

[nlbmoi]

Merci David, tes contributions sont au top Latex offre une qualité inégalée, surtout après tirage (c'est fait pour cela). Les élèves m'avaient fait la remarque de la beauté des écritures et des graphiques.
Pour ma part j'essaie de me familiariser avec circuitikz que j'édite sur overleaf afin de projeter en direct sur un ordi du boulot (j’emmène pas d'ordi perso, un coup à le casser, je suis adepte des appli portables ou en ligne).
Le truc est qu'une part des dipôles n'ont pas la tête qu'on souhaite dans le secondaire : l'interrupteur par exemple, j'essaie donc de chercher et adapter du code pour ne pas choquer les élèves qui ont besoin de conformisme. Pour ce qui est de ampèremètre la flèche passe encore tout comme le moteur avec les rectangles signifiant leur type il me semble (aimant permanent ou autre je n'ai pas fouillé plus).

Voici un cours très bien fait sur lequel vous voyez d'emblée le pb avec les interrupteurs par exemple :

https://nboulaire.developpez.com/tutoriels/latex/circuitikz_base/

Ci-joint un fichier tex sur lequel j'ai un peu bricolé !

Edit : remplacer [ammeter] par [rmeter, t=A] et l'on a perdu la flèche variable ! (idem voltmeter)

Bonsoir,

Etant l'auteur de cet article (un deuxième pour les composants plus complexes https://nboulaire.developpez.com/tutoriels/latex/circuitikz_approfondi/), je me permets de préciser que l'article précise bien comment tracer un amperemetre ou voltmetre correctement au II.D.

Je ne comprends pas trop le problème sur l'interrupteur car pour moi celui tracé avec le code to[nos] fonctionne.

[Boris101]

Merci N pour ton aide et ton article, je suis débutant donc je n'ai pas assez de recul, c'est noté pour l'interrupteur.
Je viens de te relire (tuto) et je pourrais grandement simplifier mon code avec l'astuce rmeter mais aussi pour les tensions, j'essayerai de modifier dès que possible.