Transmettre un signal

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Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Transmettre et stocker de l'information
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Transmettre un signal

FB_Bac_98618_PhyT_S_039

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Rappels de cours

1Les lois de Snell-Descartes

 Une onde lumineuse se propage à la vitesse dans un milieu transparent d’indice n.


 À la traversée de la surface de séparation entre deux milieux, le rayon suit les lois de Snell-Descartes (voir schéma).

 Si i1<ilimite : n1 sin i1=n2 sin i2 avec i2>i1 car n2<n1.

Si i1>ilimite il y a réflexion totale et i1=i1.

2La transmission filaire optique


 Une fibre optique est constituée d’un cœur d’indice plus élevé que la gaine (voir schéma) de telle sorte que la fibre peut constituer un guide si le signal lumineux se réfléchit totalement sur la surface qui sépare le cœur de la gaine.


 Dans une fibre monomode, le cœur est très petit et la lumière ne peut que suivre la direction principale de la fibre.

Les rayons entrés simultanément dans une fibre multimode de plus grand diamètre parcourent des chemins différents appelés modes : il y a étalement du signal. La qualité de réception est moindre.

3Les caractéristiques de la transmission

On peut évaluer l’affaiblissement d’un signal transmis entre deux points M0 et M1 en calculant le coefficient d’atténuation  :



, puissance en M1 et , puissance en M0 en Watts (W)

en décibels (dB)

Méthodes

Calculer l’angle d’acceptance d’une fibre

Une fibre est composée d’une gaine d’indice n2= 1,40 et d’un cœur d’indice n1= 1,52. Déterminer l’angle d’acceptance α (angle maximal entre un rayon incident et l’axe de la fibre).

Conseils

ilim est défini par rapport à la normale à l’axe de la fibre.

Solution

La loi de Descartes s’écrit n1 sin i1=n2 sin i2. La valeur d’une fonction sinus ne peut dépasser 1. À la limite avec α= 90 – ilim.

D’où .

Cela correspond à un angle d’acceptance α= 90° – 67° = 23°.

Comprendre le principe d’une fibre optique

Une fibre optique de de diamètre total est composée d’un cœur de silice très pure de de diamètre, d’une gaine de silice de moins bonne qualité optique de de diamètre et d’une protection en plastique.

1. Calculer l’épaisseur de la protection. Comparer au diamètre du cœur. Le schéma du recto de la fiche est-il à l’échelle ? Conclure.

2. La gaine peut être de moindre qualité. Pourquoi ?

3. Il faut amplifier le signal lorsqu’il y a moins de 1 % de la puissance initiale. Quel est le coefficient d’atténuation correspondant ?

Solution

1. L’épaisseur de la protection vaut , soit près de fois le diamètre du cœur. Le schéma n’est pas à l’échelle. Le cœur est en réalité très petit.

2. La gaine provoque la réflexion d’un rayon incident vers le cœur de la fibre mais le signal ne doit pas s’y propager. Sa qualité a moins d’importance que celle du cœur.

3.

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