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fibre optique

Posté par
marssy
05-11-12 à 15:21

Bonjour ,

Une fibre optique est constituée d'un cœur d'indice de réfraction n1=1,60 et d'une gaine d'indice de réfraction n2=1,50. Un rayon lumineux arrive dans la fibre sous une incidence i et pénètre dans le coeur de la fibre optique en se réfractant selon un angle r . Ce rayon lumineux subit une suite de réflexions totales dans le coeur de la fibre. L'angle de réflexion sur la gaine fait 72°.

1. Faire un schéma représentant la situation
2. Calculer l'angle de réfraction r
3. En utilisant la loi de Descartes, calculer l'angle d'incidence i avec lequel le rayon arrive dans le coeur.  

lois de Snell-Descartes :

Réflexion : i1=i' ( i1 est l'angle d'incidence et i', l'angle de réflexion)
Réfraction : n1*sin(i1)=n2*sin(i2)  ( n1 et n2 sont des milieux , i1 et i2 sont des angles )

Il me faudrait essentiellement de l'aide sur les questions 2 et 3 s'il vous plait .

Merci.

Posté par
prbebo
re : fibre optique 05-11-12 à 17:54


Bonjour marssy,

la fibre optique est un sujet redondant sur le forum : plusieurs dizaines d'exercices postes par an, tous les memes ! Utilise le moteur de recherche en haut a gauche et tu verras.
J'ai traite le sujet l'annee derniere, pour le post suivant Optique: exercice . Ca devrait t'aider.

Prbebo.

Posté par
marssy
re : fibre optique 05-11-12 à 20:19

"up" Bonsoir ,  ça ne correspond pas vraiment à mon exercice , et j'ai regardé sur les autres exercices , personne n'a réellement donné d'aides bien détaillées

Posté par
prbebo
fibre optique 06-11-12 à 09:24

"up" aussi,

"ça ne correspond pas vraiment à mon exercice " : tu trouves ? Il me semble que la figure que j'ai  faite est exactement celle qu'on te demande, il suffit d'y adapter les notations :
L'angle il de ma figure vaut pour toi 72 degrés ; mon angle , c'est l'angle de réfraction que tu dois trouver ; mon angle max, c'est l'angle i que tu dois trouver aussi ; enfin, on a ng = 1.50 (indice de réfraction de la gaine), et nc = 1.60 (celui de la fibre). OK ?

Alors la solution de ton problème est simple : l'angle r et l'angle de 72 degrés sont complémentaires, cad r + 72 = 90, ce qui donne r =18 degrés.
Ensuite on applique la loi de Descartes : sini = nc.sinr = 0.494, avec r = 18 d. et nc = 1.6 ; ca donne i = 29.6 degrés. Voila, c'est fini...

Accessoirement tu peux vérifier que le rayon qui arrive sur la gaine va bien subir une réflexion totale. En effet, l'angle d'incidence limite il est donné par sinil = ng/nc = 1.5/1.6 = 0.938, soit il = 69.6 degrés ; donc le rayon qui arrive sur la gaine avec un angle de 73 degrés ne peut pas sortir et subit plusieurs réflexions totales dans la fibre.

Si tu as des questions n'hésite pas à poster.

Prbebo.

Posté par
marssy
re : fibre optique 06-11-12 à 11:34

Merci pour votre aide , mais il y a une chose que je n'est pas bien comprise :

"Ensuite on applique la loi de Descartes : sini = nc.sinr = 0.494, avec r = 18 d. et nc = 1.6 ; ca donne i = 29.6 degrés."

Dans mon cours la formule s'écrit :

n1*sin(i1)=n2*sin(i2)  

Et je ne comprend pas bien comment vous arrivez à trouver i = 29.6 degrés à la fin ?

Posté par
marssy
re : fibre optique 06-11-12 à 12:07

pour i j'ai trouvé :

coeur de la fibre X sin i = gaine de la fibre X sin r

1,60 X sin i = 1,50 X sin (18°)

sin i = 0,46/1,60

i= 17°

Est ce juste ? Merci

Posté par
prbebo
fibre optique 06-11-12 à 12:11

bien sûr marssy, la loi de Descartes s'énonce n1.sin11 = n2.sini2, c'est comme ça que tu la trouveras dans n'importe quel cours. Maintenant, il s'agir de l'adapter à la situation de ton exercice :

Le milieu 1, c'est le milieu incident (cad d'où vient le rayon lumineux qui va frapper le dioptre). Ici, c'est l'air car on suppose qu'on utilise la fibre à l'air libre. Donc, n1 = 1 et i1 = i.
Le milieu 2, c'est celui dans lequel se propage le rayon qui a traversé le dioptre. Ici, c'est le coeur de la fibre, donc n2 = nc = 1.6 et i2 = r = 18 degrés.
La relation générale n1.sin11 = n2.sini2 s'écrit donc bien sini = nc.sinr.

Connaissant nc et r, tu peux facilement calculer sini (la valeur est au-dessus dans mon message précédent). Tu obtiens finalement i en utilisant la fonction sin-1 ou Asn (ça veut dire "Arc sinus") de ta calculatrice.

Ca roule mieux, maintenant ?

Posté par
prbebo
f 06-11-12 à 12:16

réponse à ton post de 12h07 : Non, c'est faux ! Relis ton énoncé : le rayon vient de l'extérieur et pénètre dans le coeur de la fibre : les indices qui interviennent sont donc 1 (pour l'air) et 1.6 (pour le coeur de la fibre). L'indice de la gaine n'intervient qu'a la réflexion totale.

Prbebo.

Posté par
prbebo
fibre optique 06-11-12 à 12:17

PS : peux-tu joindre le schéma que tu as fait ?

Posté par
marssy
re : fibre optique 06-11-12 à 13:06

D'accord , Merci pour votre aide précieuse !

fibre optique

Posté par
prbebo
fibre optique 06-11-12 à 14:12

OK pour le dessin,

eh bien tu vois, la loi de Descartes s'applique en O qui est placé sur la surface de séparation entre l'air et le coeur de la fibre. Donc l'indice de réfraction de la gaine n'intervient pas en ce point.

J'espère que c'est clair pour toi maintenant.

B.B.



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