optique géométrique (PTSI) · Chapitre 2 · Application directe du cours
La fibre optique
Réflexion et réfraction : lois de Snell-Descartes · niveau 2
Énoncé
Une fibre optique a un cœur d'indice entouré d'une gaine d'indice . La lumière y reste piégée par réflexions totales successives à l'interface cœur/gaine.
- Calculer l'angle limite à l'interface cœur/gaine. Au-delà de quel angle (mesuré par rapport à la normale à l'interface) la lumière est-elle guidée ?
- Pour qu'un rayon entrant par l'extrémité soit ensuite en réflexion totale, son angle d'incidence à l'entrée doit rester sous une valeur maximale. On admet que cet angle d'acceptance vérifie (cette relation sera établie au chapitre sur les instruments). Le calculer.
- Pourquoi une fibre ne « fuit »-elle pas la lumière dans les virages doux ?
Corrigé
1. , d'où . La lumière est guidée si elle frappe la paroi sous un angle supérieur à (donc en incidence très rasante).
2. , d'où : seuls les rayons entrant dans ce cône d'acceptance sont guidés.
3. Dans un virage doux, l'angle d'incidence sur la paroi reste supérieur à : la réflexion totale persiste. Ce n'est que dans un coude trop serré que l'angle passe sous et que la lumière s'échappe.
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