Milieu 1 (indice de réfraction n1)
Milieu 2 (indice de réfraction n2)
TP 18 La fibroscopie La fibroscopie
Objectifs
Objectifs de la séance :de la séance :
- Etudiez la loi de la réflexion de la lumière ; - Déterminez l’indice de réfraction d’un milieu ;
- Appliquez les connaissances établies à l’étude d’une fibre optique (fibroscopie – endoscopie).
La fibroscopie est une technique médicale permettant d’explorer les organes à l’intérieur du corps. Un dispositif de fibroscopie comprend deux fibres optiques : l’une éclaire la zone à examiner, l’autre transmet l’image à l’observateur.
Comment se propage la lumière à l’intérieur d’une fibre optique ?
1. Vocabulaire Vocabulaire
2. La réflexion de la lumière La réflexion de la lumière 2.1. 2.1. Réflexion totale sur un miroir Réflexion totale sur un miroir
Dispositif expérimental :
Compléter le tableau ci-dessous :
i1 (°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
r (°) Question
Protocole expérimental :
Placer un miroir sur la plate-forme perpendiculairement à la normale N, représentée par l’axe 0° 0°
Éclairer le miroir et faire tourner la plate-forme afin que l’angle d’incidence i1 = 10°. Mesurer l’angle de réflexion r.
Refaire la mesure pour différents angles d’incidence (voir tableau ci- dessous).
Lumière incidente
Cœur 10 µm
Gaine 125 µm
Protection 230 µm Q1. Que conclure des résultats du tableau ?Q1.
2.2.
2.2. Principe de la fibre optique Principe de la fibre optique
On souhaite maintenant étudier le phénomène de passage de la lumière d’un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent. Pour cela, on fait pivoter le demi-cylindre de 180°afin que les rayons incidents frappent un dioptre circulaire, et ne soient donc pas déviés (voir dessin ci-dessous). On peut alors étudier le comportement de la lumière sur l’interface plexiglas – air.
Compléter le tableau ci-dessous :
Angle d’incidence i1 (°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Angle de réfraction i2 (°) Angle de réflexion r (°)
Questions
Q2. Le faisceau réfracté existe-t-il toujours ? Sinon, quelle est la valeur maximale de l’angle de réfraction iQ2. 2 ? Q3. En utilisant la relation de Snell-Descartes relative à la réfraction, calculer la valeur de l’angleQ3.
d’incidence limite
(i1 lim) pour lequel l’angle de réfraction i2 est maximal en sachant que nair = 1,00 et nplexiglas = 1,50.
Q4. Quel est le phénomène observé lorsque l’angle d’incidence est supérieur à l’angle d’incidence limite ?Q4.
Q5. Quelles sont les deux conditions pour observer le phénomène de réflexion totale ?Q5.
3.
3. Conclusion Conclusion
Un fibroscope utilise une fibre optique. Reprendez les résultats de l’étude précédente et compléter le trajet de la lumière sur le schéma de la fibre optique ci-dessous :
Protocole expérimental :
Placer le demi-disque de plexiglas sur la plate-forme tournante en respectant les consignes suivantes :
- la tranche du demi-disque coïncide avec l’axe 90-90 ; - Le centre du disque coïncide avec le centre de la plaque
tournante.
Éclairer la section arrondie du demi-disque en faisant tourner la plate-forme (voir dessin ci-contre).
i1’
faisce au de lumièr e 00 90°
i1 i2
milieu 2 air(n2 )
milieu 1 verre( n1)9 0°
CORRECTION CORRECTION
Conditions pour observer le phénomène de réflexion totale :
- Il faut que l’indice de réfraction du milieu 2 soit inférieur à celui du milieu 1 : n2 < n1
- Il faut que l’angle d’incidence soit supérieur à l’angle d’incidence limite : i1 > i1lim
Lumière incidente La fibre optique :
