Fibreoptique aluminium G P DS Octobre DS SCIENCES PHYSIQUES MATHSPÉ calculatrice autorisée durée heures Sujet Fibre optique I Loi de Snell-Descartes pour la réfraction A Principe de Fermat B Approche ondulatoire C Ré exion totale II Fibre optique ou guide

G P DS Octobre DS SCIENCES PHYSIQUES MATHSPÉ calculatrice autorisée durée heures Sujet Fibre optique I Loi de Snell-Descartes pour la réfraction A Principe de Fermat B Approche ondulatoire C Ré exion totale II Fibre optique ou guide à saut d'indice A Ouverture numérique B Modes III Analogie avec un guide d'ondes Aluminium I Étude du diagramme potentiel-pH de l'aluminium II Cinétique CG P DS Octobre Fibre optique Le guidage de la lumière est assuré par des ?bres optiques c ? est un guide d'onde pour les radiations lumineuses Une ?bre optique est constituée d ? un cylindre de verre ou de plastique appelé c ?ur entouré d ? une gaine transparente d ? indice de réfraction plus faible Le diamètre du c ?ur est de l'ordre de m et le diamètre extérieur de la gaine est de l'ordre de m I Loi de Snell-Descartes pour la réfraction A Principe de Fermat On considère un dioptre plan séparant deux milieux transparents homogènes d ? indices de réfraction di ?érents n et n H A I A O Les deux points A et A sont ?xés A situé dans le premier milieu d ? indice n est à la distance x du dioptre et A dans le second milieu d ? indice n est à la distance x du dioptre O et H désignent les projetés de A et A sur le dioptre Le point I sur le dioptre tel que A A et I appartiennent au même plan est repéré par OI z On pourra poser OH h On suppose que le trajet de la lumière pour aller de A à A passe par le point I Il est donc composé du trajet rectiligne A I dans le milieu et du trajet rectiligne I A dans le milieu Rappeler l'expression de la vitesse v de la lumière dans un milieu d'indice n en fonction de c et n la célérité de la lumière dans le vide est notée c Exprimer la durée t z du trajet en fonction de n n z h x x c On cherche la position du point I pour lequel cette durée est minimale ? Déterminer la relation véri ?ée par z a ?n que la durée du trajet soit extrémale ? Justi ?er qualitativement que cette durée est un minimum ? Montrer que le trajet pour cette valeur de z respecte la loi de Snell- Descartes pour la réfraction B Approche ondulatoire CG P DS Octobre Soit un milieu transparent d ? indice n On considère dans ce milieu une onde lumineuse exp j ? t ?? k r Rappeler l'expression donnant le module k de k en fonction de la longueur d ? onde ?? dans le milieu En déduire l'expression de k en fonction de la longueur d'onde ?? dans le vide et de l ? indice n du milieu Une onde dont le vecteur d'onde est k dans le milieu arrive sur une surface plane séparant deux milieux transparents d'indice n

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