Cours de tleS – Rayon lumineux dans une fibre optique – Terminale
- Suivant l’axe de la fibre optique, un rayon laser peut ou non être transmis par réflexion totale.
Fibre optique d’axe rectiligne
Description de la situation
- On considère une fibre optique à saut d’indice, d’indice de cœur et d’indice de gaine
- L’angle d’incidence
- On cherche les angles de réflexion et de réfraction aux différentes surfaces de séparation.
Trajet d’un laser
- Lois de Descartes de la réfraction, à l’entrée dans la fibre:
L’angle de réfraction dans la fibre est
Relations de géométrie plane: est le complémentaire de donc = 90° – 6,6° = 83,4°.
- A cette interface, la réflexion est totale, et le laser est réfléchi avec le même angle . Seule la loi de Descartes de la réflexion s’applique.
- Le faisceau est confiné dans la fibre et se réfléchit à chaque interface cœur/gaine avec le même angle de 83,4°.
Fibre optique courbée
Description de la situation
- Cette fibre optique est par la suite courbée. Soir R le rayon de courbure externe.
- Un rayon laser pénètre dans la fibre en incidence normale à la limite du bord inférieur : on cherche le rayon de courbure limite pour que le signal lumineux soit transmis.
Rayon de courbure maximal
- L’angle limite est tel que l’angle de réfraction dans la gaine est égal à la valeur limite de 90° :
- En utilisant la définition du cosinus, on peut écrire, en s’appuyant sur le triangle OAB rectangle en A, que :
- L’angle est alors obtenu par la fonction inverse du cosinus : .
- Dans le triangle OAB, la somme des angles est de 180°, et le triangle est rectangle en A. Les angles sont complémentaires.
- Le signal reste confiné dans la fibre s’il n’y a pas de réfraction à l’interface cœur/gaine en B (phénomène de réflexion totale) :
- Cela signifie donc que : .
- Le rayon de courbure maximale pour que le signal reste confiné dans la fibre est donc :
Rayon lumineux dans une fibre optique – Terminale – Cours rtf
Rayon lumineux dans une fibre optique – Terminale – Cours pdf
