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Exercice optique g1 05 pdf

Optique Exercice G - ?bre optique à saut d ? indice Une ?bre optique à saut d ? indice est constituée d ? un c ?ur cylindrique entouré d ? une gaine Le c ?ur a un indice de réfraction nC Calculer la vitesse de la lumière dans le c ?ur Pour que la lumière puisse se propager correctement dans la ?bre optique il faut avoir ré exion totale en I Pourquoi A quelle condition sur l ? angle i ? a-t-on ré exion totale en I En déduire la condition sur r En déduire la condition sur l ? angle d ? incidence i On donne indice de la gaine n g On appelle ouverture numérique ON de la ?bre le sinus de l ? angle d ? incidence maximal pour lequel les rayons qui pénètrent dans le coeur sont transmis jusqu ? à la sortie Calculer la valeur de ON Montrer que l ? ouverture numérique peut aussi s ? écrire ON sin imax nC ? ?? ng ? La ?bre a une longueur totale L km Considérons un rayon incident qui entre dans la ?bre en incidence normale i Calculer la durée du trajet de la lumière jusqu ? à la sortie Même question avec l ? angle d ? incidence imax Véri ?er que la di ?érence entre les deux durées précédentes peut s ? écrire ? t nC nC ?? ng L ng c avec c ?? km s vitesse de la lumière dans le vide Faire l ? application numérique Application à la transmission d ? information Fabrice Sincère v http pagesperso-orange fr fabrice sincere Page En entrée de la ?bre on place une diode Laser qui émet des impulsions lumineuses Ces impulsions correspondent au codage binaire d ? une information numérique Quelle durée doit séparer deux impulsions successives pour qu ? elles ne se superposent pas à la sortie de la ?bre En déduire le débit maximal en bits par seconde de cette ?bre optique Eléments de correction c nC ?? ?? km s C ? est nécessaire pour qu ? il n ? y ait pas de perte énergétique du faisceau lumineux i ? i ? C angle critique avec sin i ? C ng nC A N i ? i ? r donc r Loi de la réfraction sin i nC sin r donc i ON sin imax sin sin i nC sin r nC sin - i ? nC cos i ? si i imax alors i ? i ? C ON sin imax nC cos i ? C sin i ? C ng nc Finalement ON sin i ? C ? cos i ? C ? nc ? ?? ng ? d ? o? F ECF ECF EDF EB ng nc F F F F F F F F F ECF EBF ECF ED ON nc F F F F F F F F Distance parcourue par la lumière L Vitesse de la lumière c nC Durée t nCL