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Niveau seconde
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Fonctionnement d'une fibre optique

Posté par
Ingride
04-10-14 à 14:49

Bonjour à tous, je viens de m'inscrire sur ce forum et j'espère être le bienvenue parmi vous!

Je poste donc ici mon devoir maison de Physique Chimie que je n'arrive pas à faire en attente de réponse.

Fonctionnement d'une fibre optique.

Une fibre optique est un fin tuyau constitué d'un cœur
entouré d'une gaine (fig.1). Le cœur est la gaine sont
fabriqués avec des matériaux transparents choisis de telle
sorte que la lumière a une vitesse plus faible dans le cœur
que dans la gaine. Lorsque la fibre est éclairée à une
extrémité, la lumière est transmise à l'autre extrémité en
restant confinée dans le cœur de la fibre quelle que soit la
courbure de celle-ci.

Figure 1 :

Fonctionnement d\'une fibre optique


1. exprimer les vitesses de propagation de la lumire Vgaine et Vcoeur en fonction de Ngaine et Ncoeur.
2. D'après le texte, quelle relation existe-t-il entre Vgaine et Vcoeur. En déduire l'inégalité existant entre Ngaine et Ncoeur.
3. Expliquer comment la lumière peut rester confinée dans le coeur de la fibre optique.

Je vous remercie vraiment de répondre à ma demande. Bien amicalement

Edit Coll : image placée sur le serveur de l' Merci d'en faire autant la prochaine fois !     

Posté par
magisterien
re : Fonctionnement d'une fibre optique 04-10-14 à 15:40

Bonjour Ingride,

Ce serait bien de poster aussi des tentatives de réponses.

1. Ca c'est du cours => définition de l'indice de réfraction d'un milieu n
c'est le rapport de la célérité (vitesse) de la lumière dans le vide sur celle dans le milieu
n = c/v

2. lire l'énoncé vcoeur < vgain => Ncoeur > Ngaine (d'après question 1)

3. D'aprés les lois de Snell-Descartes, tu as la relation suivante entre l'angle de refraction et l'angle d'incidence

ncoeur sin i = ngaine sin r

si Ncoeur > Ngaine alors sin r / sin i > 1. Alors puisque la fonction sinus est croissante et monotone entre 0 et pi/2 alors sin r > sin i => r > i. Le rayon réfracté est toujours plus grand que le rayon d'incidence lorsque l'on passe d'un milieu vers un autre milieu qui est moins réfringent (avec un indice plus faible). Cela veut dire qu'il existe un angle d'incidence critique inférieur à 90 degree pour lequel l'angle de refraction lui vaut 90 et au-delà de cette incidence critique, il n'y a plus de refraction. On a le phénomène de reflection totale et donc de la lumière qui est envoyé avec un angle d'incidence suffisamment eleve dans le coeur "rebondira" toujours à l'interface entre le coeur et la gaine et sera guidé comme dans un tuyau: c'est le principe de la fibre optique (prix nobel  de physique 2009)

Posté par
Ingride
re : Fonctionnement d'une fibre optique 04-10-14 à 15:58

C'est très gentil de votre part de m'avoir répondu et de m'avoir dit que s'était du cours, sauf que je vous demande ici car j'ai étais absent pendant 2 cours de physique Chimie je n'ai donc pas de cour, la prof ma donnée ces exercices sans consignes...

Pour la question 1, j'ai mis v = c/n mais je ne sais pas comment effectuer le calcul.
Pour la question 2 j'ai lu à mainte et reprise l'énoncé .. Mais je ne comprends toujours pas.
Et enfin pour la question 3, je suis censé écrire tout ce que vous avez marqués? Car c'est un peu chargé pour une réponse de seconde...

Posté par
magisterien
re : Fonctionnement d'une fibre optique 04-10-14 à 16:12

Essaye de te procurer le cours sur les lois de la réfraction de Descartes, c'est important.

Pour la question 1) tu as bon. Enfin écris Vgaine = c/Ngaine et Vcoeur = c/Ncoeur, il n'y a rien d'autres à faire.

2) le texte dit "la lumière a une vitesse plus faible dans le cœur
que dans la gaine." Vgaine est la vitesse de la lumière dans la gaine et Vcoeur est la vitesse de la lumière dans le coeur
donc regarde ma réponse.

3) Tu peux simplement dire que si Ncoeur > Ngaine et que la lumière se propage dans le coeur alors le phénomène de réflexion totale peut avoir lieu à l'interface entre le coeur et la gaine. lumière est guidée dans le coeur par réflexions successives

Posté par
Ingride
re : Fonctionnement d'une fibre optique 04-10-14 à 16:26

Merci beaucoup, je pense avoir compris.
heureusement qu'il y'a des personnes comme vous pour nous aider, sinon je ne sais pas ce qu'on ferait x)



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