lumière: sources et guidage Flashcards
def rayonnement
résultat du mouvement de particules chargées
def source primaire
le corps produit lui même de la lumière
def source secondaire
le corps diffuse ou réfléchit la lumière
def source ponctuelle
les dimensions de la source sont très petites devant la distance d’observation
def source étendue
contraire de source ponctuelle
def lumière
onde électromagnétique dont la fréquence se trouve dans une plage précise
def spectre d’emission
caractéristique d’une source lumineuse
def lumière blanche
comporte toutes les longueurs d’onde du visible
longueurs d’onde du visible (+vert)
380 nm/530 nm/780 nm
def spectre polychromatique
spectre qui comporte plusieurs longueurs d’onde (soit couleur)
lampe a incandescence (fonctionnement + spectre )
un filament porté à haute température emet un rayonnement thermique (rayonnement de corps noir)
spectre polychromatique comme soleil
λ pour laquelle I est max dépend de température ( loi de planck )
def spectre de raies
spectre polychromatique et discontinue
spectre qui ne contiennent que des raies bien déterminés
lampe spectrale
lampe spectrale (fonctionnement + spectre )
une haute tension provoque une décharge électrique dans une ampoule contenant du gaz
spectre de raies
def spectre monochromatique +exemple
émets un rayonnement composé d’une seule raie
laser
def LASER
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
célérité de la lumière
dans le vide, C0=3.00e8 m.s^-1
indice de refraction (formule)
n=c0/c
indice de refraction usuels
n(air)=1
n(eau)=1.3
n(verre)=1.5_1.8
def rayon lumineux
modèle qui représente la direction et le sens de propagation de la lumière
particularité d’une source à l’infini
les rayons arrivent parallèles entre eux
hypothèses de l’optique géométrique
on se place dans le cadre d’un mhti
les rayons se propagent en ligne droite
les rayons sont indépendants ils n’interagissent pas entre eux
les rayons vérifient le principe de retour inverse: le trajet suivi par la lumière pour aller d’un point à un autre ne dépend pas du sens de propagation
def MHTI
milieu homogène (leur indice est le même en tout point)
transparent (la lumière n’est pas absorbé lors de sa traversée)
isotrope (il n’existe pas de direction privilégiée dans le milieu)
limite du modèle de l’optique géométrique
ce modèle ne permet pas d’expliquer tous les phénomènes optiques
milieu non homogène
mirage (phénomène optique dû à la déviation des faisceaux lumineux par des superpositions de couches d’air de températures différentes)
diffraction
interférence
def diffraction
phénomènes caractéristiques des ondes qui apparaît lorsque les obstacle rencontrés par la lumière sont de faible dimension (<nm pour le visible)
def interferance
sous certaines conditions lorsque deux rayons lumineux se superposent l’intensité résultante n’est pas la somme des intensités du à chaque rayon, il s’agit d’interférence
____________ = - - - - - - -
def dioptre
surface de séparation entre deux MHTI
lois de snell-descartes
1) le rayon réfléchit et le rayon réfracté, s’il existe, appartiennent au plan d’incidence contenant le rayon et la normale au dioptre au point d’incidence
2)l’angle de réflexion est l’opposé de l’angle d’incidence : r=-i1
3)s’il y a réfraction alors l’angle de réfraction est liée à l’angle d’incidence par la relation : n1×sini1=n2×sini2
cas limite de la réfraction :
incidence normale(rayon pas dévié)
passage a milieu plus réfringent
passage a milieu moins réfringent
avec limite d’angle
incidence normale :
si i1= 0, n1sini1 = 0 = n2sini2
comme n2>=1 ; i2=0
rayon pas dévié
passage a un milieu plus réfringent:
n2 > n1
i2 = n1/n2 sini1 <= sini1
d’où i2<=i1
rayon refracté existe toujours et se raproche de la normale
limite de l’incidence rasante i1=90 :
n1×sini1=n2×sini2
sini2= n1/n2×1
i2 = arcsin(n1/n2)
passage a un milieu moins réfringent:
n2 < n1
sini2= n1/n2× sin i1 >sini1
d’où i2>i1
le rayon s’écarte de la normale
il existe valeur max (lim) de i1 à i2max=90°
si i1>i1lim réflexion totale
n1 sin i1lim = n2 sin i2max = n2
i1lim = arcsin (n2/n1)
réflexion totale :
si i1>i1lim
fibre optique à saut d’indice :
comstitué d’un coeur cylindrique d’axe Oz et d’indice n1 entouré d’une gaine d’indice n2
n1>na tjrs refraction a l’entrée
on note I le point sur lequel arrive le rayon sur le dioptre coeur/gaine
on s’arrange pour avoir n2<n1 pour qu’il y ait reflexion totale en I
donc i1>= i1 lim = arcsin(n2/n1)
si la fibre est droite, le rayon arrive a nouveau sur la dioptre cœur/gaine et est refléchi indéfiniment
La lumière est guidée.
def : ouverture numérique
l’ouverture numérique d’une fibre optique a saut d’indice caractérise le cône d’acceptance.
si un rayon lumineux pénètre dans la fibre en provenant de ce cône , alors ce rayon sera guider dans la fibre par réflexion totale
ON = sin(Ⲑt)
ON = √(n1^^2 - n2^2)
angle Ⲑt (fibre)
l’angle Ⲑ doit être inférieure à une valeur Ⲑtt pour que la lumière soit transmise a travers la fibre.
dispersion intermodale :
pour transmettre un signal composé d’impulsion lumineuse 2 impulsion doivent sortir séparés de la fibre optique, sans se superposer
cause principale de l’élargissement des impulsions
apparait à cause des différences de temps de parcours des rayons selon l’angle Ⲑ
Di = élargissement temporel maximum d’une impulsion par unité de longueur
Di = τ/L τ=tmax-tmin L=longueur fibre
Di = (n1/c)((n1/n2)-1)
correction apportée à la dispersion intermodale :
fibre à gradient d’indice (coeur non homogène)
