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Propagation dans une fibre optique, problème
Bonjour à tous 
Je sais que cet exercice a déjà été étudié auparavant sur ce site mais les indices pour le réussir sont incomplets et je peine à le comprendre .. 
Voici l'énoncé :
Une diode laser est reliée à un générateur délivrant des signaux carrés de fréquence f = 1MHz et émet une onde monochromatique de longueur d'onde λ = 652 nm dans le vide. Cette onde est guidée par une fibre optique de longueur L = 25 m reliant la diode à un photorécepteur : le signal lumineux reçu est traduit en une tension visualisable sur un oscilloscope.
Le guidage de l'onde a lieu sans atténuation dans le cœur cylindrique de la fibre de diamètre d=10,0 μm .
Un oscilloscope permet de visualiser :
sur la voie 1, la tension u1 délivrée par le générateur (et correspondant à la traduction sous forme de tension du signal lumineux émis par la diode)
sur la voie 2 la tension u2 aux bornes du photorécepteur.
L'oscillogramme de la tension u1 est donné ci-dessous.
a) faire le schéma du montage. Quelle est la valeur de la vitesse de balayage?
b)La voie 2 décalée verticalement vers le bas de 3 divisions montre une tension u2 périodique mais en retard sur la tension u1. Reproduire l'oscillogramme et représenter les 2 traces obtenues. A quels phénomènes doit-on attribuer le retard t?
c) On mesure la valeur du retard t pour différentes valeurs de L:
L(m) 10 20 30 50
t 70 120 170 270
Par une méthode graphique, déterminer la célérité de l-onde lumineuse dans la fibre.
En déduire la valeur correspondante de l'indice du milieu de propagation.
d) La diode utilisée émet désormais une onde lumineuse de fréquence f= 5,45x10^14 Hz. Le retard mesuré pour une longueur de fibre L=25m est alors t=146ns (nano secondes).Quelle est, pour cette fréquence, la valeur de la célérité de la lumière dans la fibre?
Comparer avec la valeur trouvée dans la question précédente. En déduire une propriété de ce milieu de propagation.
e)On sépare alors la fibre du photorécepteur et on place son extrémité à la distance l=2m d'un écran blanc : il apparaît alors sur l'écran une tâche lumineuse. Quelle sont la couleur et le diamètre de cette tâche?
Pas de problème pour la première question mais tout se complique dès la deuxième ... Quelqu'un pourrait il m'éclairer ?
PS : Je ne sais pas si cela peut être utile mais j'ai calculé 
t de 25m ( 150 ns ) et la fréquence de l'onde monochromatique ( 4.6 .10^14 Hz )?
Un grand merci à tous ceux qui accorderont un peu de temps à cet exercice
Bonne journée
Bonjour,
b) Tu peux déjà produire le créneau de la tension d'entrée, centré en 0, sans décalage vertical, c'est à dire que l'axe des abscisses se situe entre les deux traits d'amplitudes opposée. Pour la fréquence il suffit simplement de faire correspondre l'échelle à ton dessin : tu mesures la durée pour une période dessinnée sur ton oscillogramme et tu utilises f=1/T et tu as ainsi ton échelle.
Pour le signal de sortie, tu dessines la même courbe (pas d'atténuation), mais centrée 3 carreaux plus bas comme indiqué, et légèrement décalée vers la gauche (retard de phase).
Le retard t peut être attribué au temps nécessaire à la lumière pour parcourir la fibre.
c) tu peux tracer la courbe retard en fonction du temps, tu constates qu'elle ressemble à une droite, donc le retard est proportionnel au temps. Le coefficient directeur est du type distance/temps, donc homogène à une vitesse, on a donc la vitesse dans la fibre. [Tu peux également dire que la vitesse correspond au temps nécessaire pour parcourir deux points d'une fibre quelquonque : en partant de 0, pour aller de 10m à 20m dans la fibre il faut donc : t=120-70. La vitesse est donc (20-10)/120-70), ce qui correspond bien à la pente de la droite entre ces deux points et qui reste constante compte tenu du fait que le graphique global est une droite.]
On a n=c/v avec v la vitesse que tu viens de trouver mais attention : en m.s-1
d) On a Lambda=c/f, on connait lambda et f donc tu peux trouver c demandée. Apres tu peux en déduire la propriété du milieu.
Bonjour Litepixel et merci pour ta réponse
J'ai bien réussi la c), j'ai obtenu 2.108 en effectuant la pente que j'ai ensuite convertie en m.s-1, puis ai trouvé l'indice n = 1.5. Pour la d)on sait que c = 
f donc c = 5.45.1014x 652.10-9 ? mais le résultat obtenu laisse perplexe, 3.5.108soit une vitesse plus importante que celle de la lumière ! impossible ( sauf à la rigueur dans Star Wars 
) où se trouve l'erreur ?
Toutefois je ne comprends toujours pas la question b) ? Pourrais-tu m'expliquer ?
Hum, en effet pour la question d) c'est étrange, il faut surement faire intervenir le retard, je suis en train de réflechir.
Pour la question b) dis moi ce que tu veux que je t'explique
Pour la d) j'ai essayé de me servir de la formule v = d/t par v = 25 / 1,46.10-7 et j'obtiens une valeur de la célérité possible ( du moins plus probable que mon premier résultat ), 1.7.108 m.s-1mais le fait de ne pas utiliser la fréquence me dérange un peu ... Pour la b) je ne comprend pas comment représenter les deux traces, à vrai dire je ne comprend pas la question en elle même, j'ai juste supposé que les phénomènes attribués au retard étaient la longueur de la fibre optique L et le diamètre du cœur cylindrique d.
Par ailleurs, j'ai également trouvé une réponse à la e) où il faut trouver le diamètre et la couleur de la tâche, j'ai donc effectué cette opération : l = k x 1/a donc a = k / l et j'obtiens alors a = 0.2 / 2.10-2, le diamètre est il de 10 nm ? est-ce possible ? Par contre la couleur doit avoir un rapport direct avec la longueur d'onde et pour ça je devrais me servir de la formule : = k / 2D ( d'après mon cours ) mais D correspond-il au diamètre de la tache ou à la distance l ?
Pour la question d), je pense qu'on peut tenir ton raisonnement pour juste, en disant que le retard est le temps nécessaire au signal pour parcourir la fibre. Ne pas utiliser la fréquence n'est pas un problème, ce paramètre intervient forcément pour le retard. De plus, le résultat est assez proche de celui trouvé précédemment.
Pour la b) le but est de représenter ce que l'on observe sur un écran d'oscilloscope, avec en voie1 le signal d'entrée et en voie2 le signal de sortie. Représenter les deux signaux te permet de représenter le retard que tu vas mesurer, en effet pour mesurer le retard, on effectue une mesure graphique de l'écart entre les deux courbes.
Le signal d'entrée que tu dois représenter à cette allure : http://www.discip.crdp.ac-caen.fr/phch/college/troisieme/exos_interactifs/oscilloscope_web_web/res/oscillo4_1.jpg
centré par rapport à l'axe des abscisses.
Le signal de sortie est identique, le creneau est de même largeur (période), de même hauteur (amplitude), mais décalé 3 carreaux plus bas et un peu à droite, en effet comme le signal est en retard et que l'abscisse est un temps, le signal arrive plus tard donc est plus a droite.
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