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TP optique. Réfraction, lentilles et fibre optique
BTS Electrotechnique TP optique. Réfraction, lentilles et fibre optique Pour que ce TP fonctionne correctement n’oubliez pas d’activer les macros à l’invite.
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I/ Lois de la réfraction :
La vitesse de la lumière est d’environ m/s dans le vide ( km/s) Dans un matériau qui laisse passer la lumière, cette vitesse est réduite d’un coefficient n qu’on appelle : indice de réfraction du matériau. A la surface de jonction entre deux matériaux différents, il y a un saut d’indice qui ralentit ou accélère la lumière. Les rayons sont alors déviés. On appelle ce phénomène la Réfraction. Lorsqu’il n’y a pas de changement de milieu, l’angle ne change pas de valeur et on appelle phénomène la Réflexion.
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NORMALE Rayon Incident q1 Air : n = 1 Eau : la lumière va 1,5 fois moins vite : n = 1,5 q2 Rayon Réfracté
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La loi qui permet de calculer les angles S’appelle la loi de : SNELL – DESCARTES Exemple: n1 = 1 (c’est de l’air) n2 = 1 ,33 (c’est de l’eau) Calculer l’angle q2 si q1 = 45 ° Pour quel angle q2 a-t-on q1 = 90° .
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Dans la diapositive suivante, on va faire l’étude de la réfraction pour 3 matériaux différents :
- De l’eau, du plexiglas ou du diamant. Votre but est de faire les mesures, placer les points, puis déterminer leur indice de réfraction. Durée : 15 minutes, matériau décidé par le professeur
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APPLICATION AUX FIBRES OPTIQUES
Dans la diapositive suivante, on va faire l’étude de la réfraction dans une fibre optique. Le but est de déterminer : - le pourcentage du signal conservé pendant le trajet - le pourcentage de retard entre le début et la fin de la salve 19 rayons : 100% N rayons retard 100 % de la durée
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Effectuez cette étude grâce aux paramètres :
- saut d’indice / gradient constant / linéaire - ouverture 40µm / 120µm - indices 1,3 /1,6 puis 1,5/1,6 Les valeurs soulignées sont les valeurs par défaut. Par exemple, lorsqu’on étudie gradient linéaire, on prend ouverture 40µm et indices 1,3 /1,6 Le but est de caractériser le % de retard et le % de transmission pour optimiser : le type de fibres, l’ouverture et le couple d’indices.
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APPLICATION AUX LENTILLES MINCES
Dans la diapositive suivante, on va faire l’étude du trajet d’un rayon lumineux à travers une lentille Mince. Le but est de déterminer : - le trajet d’un rayon qui passe par le CENTRE OPTIQUE - le trajet d’un rayon qui passe par le FOYER OBJET - le trajet d’un rayon parallèle à L’AXE OPTIQUE - le rapport de grossissement donné par : On fera l’étude grâce à un cas concret : OF = 20 cm ; AF/OF = 0,5 ; 1 ; 2 ; 3
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