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Rédiger une synthèse
argumentée correspondant à la problématique suivante :
La
fibre optique est-elle synonyme d'avenir incontournable pour la
transmission d'informations ?
Citons tous d'abord les trois types de support de transmission de
l'information :
- la voie hertzienne pour la radio et la télévision.
- le câble cuivre sensibles aux ondes électromagnétiques, forte
atténuation du signal, largeur de bande limitée.
- la fibre optique, insensible aux ondes électromagnétiques, faible
atténuation, grande largeur de bande.
La fibre optique présente donc des avantages majeurs par rapport au
câble cuivre. Ajoutons à cela, son poids et ses dimensions réduites, le
peu d'entretien et une durabilité d'une vingtaine d'années.
Malheureusement, le réseau de fibres optiques est encore peu implanté
et sa réalisation coûte cher. Néanmoins celui-ci sera indispensable à
l'avenir.
Comment
fonctionne une fibre optique ?
Lois de Descartes
relatives à la réflexion et à la réfraction de la lumière :
Les trois
rayons incident, réfléchi et réfracté sont dans le même plan ; l'angle
d'incidence i1 est égal à l'angle de réflexion r. Les angles
d'incidence i1 et réfracté i2 sont reliés par la
relation : n1 sin i1 = n2 sin i2.
Si la
lumière arrive sur la face courbe suivant l'un des rayons du
demi-cylindre ( On s'intéresse à la réfraction sur le dioptre
plexiglas-air), on peut mettre en évidence le phénomène de réflexion
totale. Expression de l'angle limite ilim à partir duquel
apparaît ce phénomène :
en O : nplexi sin i1 = n air sin i2
; nplexi sin i1 = sin i2 et |sin i2|
inférieur ou égal à 1.
nplexi
sin ilim = 1 soit sin ilim = 1/ nplexi.
Une fibre optique est constituée d'un coeur
cylindrique transparent d'idice n1=1,500 entourée d'une
gaine transparente d'indice n2 = 1,485. L'axe de la fibre
est normal au dioptre air/coeur.
Un rayon laser se propageant dans
l'air dans un plan contenant l'axe de la fibre pénètre dans le coeur de
la fibre. Le rayon incident au point I reste dans le coeur si l'angle qi d'incidence
à l'entrée de la fibre est inférieur à un angle a que l'on
peut calculer.
Si l'on souhaite transmettre une suite de 0 ( la source lumineuse
envoie un très bref éclair puis attend une durée T) et de 1 ( pas de
lumière pendant la durée T), quelle est la fréquence maximale de
transmission d'une ligne de longueur 100 km ?
Il ne faut pas que deux signaux consécutifs se superposent à la sortie
d'où la fréquence maxi : 1/ 5 10-6 = 2 105 Hz.
Deux applications des fibres optiques :
Les télécommunications, pour la réalisation de réseaux hauts débit :
image, son, texte sont d'abord codés en binaire avant transmission ( le
0 correspond à un bref éclair, le 1 correspond à une brève extinction)
En chirurgie, la fibre optique associée à un faisceau laser permet de
pulvériser un calcul, détruire une tumeur. De plus en endoscopie, elle
éclaire l’intérieur du corps permettant la transmission d' images au
médecin.
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