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propagation dans une fibre optique
Bonjour a tous, je peine sur cet exercice..
Une diode laser est reliée à un générateur délivrant des signaux carrés de fréquence f = 1MHz et émet une onde monochromatique de longueur d'onde λ = 652 nm dans le vide. Cette onde est guidée par une fibre optique de longueur L = 25 m reliant la diode à un photorécepteur : le signal lumineux reçu est traduit en une tension visualisable sur un oscilloscope.
Le guidage de l'onde a lieu sans atténuation dans le cœur cylindrique de la fibre de diamètre d=10,0 μm .
Un oscilloscope permet de visualiser :
sur la voie 1, la tension u1 délivrée par le générateur (et correspondant à la traduction sous forme de tension du signal lumineux émis par la diode)
sur la voie 2 la tension u2 aux bornes du photorécepteur.
L'oscillogramme de la tension u1 est donné ci-dessous.
a) faire le schéma du montage. Quelle est la valeur de la vitesse de balayage?
b)La voie 2 décalée verticalement vers le bas de 3 divisions montre une tension u2 périodique mais en retard sur la tension u1. Reproduire l'oscillogramme et représenter les 2 traces obtenues. A quels phénomènes doit-on attribuer le retard 
t?
c) On mesure la valeur du retard t pour différentes valeurs de L:
L(m) 10 20 30 50
t 70 120 170 270
Par une méthode graphique, déterminer la célérité de l-onde lumineuse dans la fibre.
En déduire la valeur correspondante de l'indice du milieu de propagation.
d) La diode utilisée émet désormais une onde lumineuse de fréquence f= 5,45x10^14 Hz. Le retard mesuré pour une longueur de fibre L=25m est alors t=146ns (nano secondes).Quelle est, pour cette fréquence, la valeur de la célérité de la lumière dans la fibre?
Comparer avec la valeur trouvée dans la question précédente. En déduire une propriété de ce milieu de propagation.
e)On sépare alors la fibre du photorécepteur et on place son extrémité à la distance l=2m d'un écran blanc : il apparaît alors sur l'écran une tâche lumineuse. Quelle sont la couleur et le diamètre de cette tâche?
Alors...
pour le a) j'ai fait le schéma représentant un générateur avec le laser puis la fibre optique et enfin le photorécepteur, pas de problème...
Ensuite sur le dessin on note que 2 périodes sont affichées sur l'écran, or on sait que la fréquence de l'onde est de 1MHz soit une période de 1
s, on en déduit que l'écran affiche au total 2s et que donc on a 0,és.div^-1.
pour le b) Il faut représenter le retard qu'il y a a la sortie pour u2, en supposant que l'onde a la célérité de la lumière dans le vide 3x10^8 m.s^-1
t=(25)/(3x10^8)=0,083 s
soit un décalage d'environ 2/5 de carreau...
Par contre je ne voit pas trop de quel phénomène ils veulent parler dans cette question..
Le problème c'est que le t que je trouve pour 25m de câble ne va pas du tout avec les valeur mesurées pour la c).. Aurais-je fait une erreur?
Merci beaucoup à ceux qui m'aideront :/
Bonjour,
As-tu bien lu ton énoncé ?
déterminer la célérité de l'onde lumineuse dans la fibre
Quelle est, pour cette fréquence, la valeur de la célérité de la lumière dans la fibre?
etc.
Crois-tu vraiment que tu peux assimiler la fibre et le vide pour la propagation de la lumière ?
Merci de la réponse.
J'ai fait comme si on pouvait avoir la même célérité que dans l'air pour 2 raisons.
L'énoncé dit
Le guidage de l'onde a lieu sans atténuation dans le cœur cylindrique de la fibre
De plus j'ai tenté ça aussi, on sait que
=653nm et que f=1MHz or =c/f
donc c=
xf ici c=652x10^-9x1x10^6 m.s^-1=0,652 m.s^-1 !!! Ce qui est complètement impossible! Et non, la lumère ne se propage pas dans la fibre à la même vitesse que dans l'air ou dans le vide.
Sur ce lien par exemple : 
On a ceci:
Mais l'énoncé te donne les durées que met la lumière pour parcourir certaines longueurs de fibre ...
Donc tu as ce qu'il faut pour calculer la vitesse de propagation de la lumière dans la fibre.
Merci de ta réponse, en effet j'ai le tableau a la c), mais pour la b) je suis bien obligé de calculer ce temps pour afficher le décalage sur l'écran de l'oscillateur (sans m'aider de la question suivante?)
Mais mon calcul est foireux c'est ça qui me bloque!
Tu ne peux pas calculer le temps de décalage à la question b avec les seules données des questions a et b.
Ha, mais qu'est ce qui cloche dans mon calcul? Si tu vois une autre méthode.. Je pense pas qu'on ait le droit de se servir des questions d'après.
Merci de ton aide
Ce qui cloche dans ton calcul est que tu as confondu la fréquence du signal carré avec la fréquence du rayon lumineux.
On a une succession d'impulsions lumineuses (qui durent chacune 0,5 µs) et de noir (pas de lumière) (qui durent chacune 0,5 µs).
On a donc 10^6 impulsions de lumière par seconde.
Mais cela n'a rien à voir avec la fréquence de l'onde lumineuse.
Avec λ = 652 nm dans le vide, la fréquence f de l'onde lumineuse est donnée par la relation : λ = c/f
f = 3.10^8/(652.10^-9) = 4,6.10^14 Hz
Et cela n'a rien à voir avec la fréquence de 1 Mhz du signal "carré" de l'énoncé.
J'ai un nouveau problème, avec une fréquence de 4,6x10^14 Hz je trouve une période de 2,17x10^-15 secondes, ce qui est impossible a dessiner comme décalage tellement c'est petit... Encore merci de votre aide.
Svp, je peine beaucoup sur cette question b), je serait très reconnaissant si quelqu'un pouvait me dire ce qui ne va pas...
Je te l'ai dit.
Tu essaies de calculer quelque chose qu'il est impossible de calculer (avec les seules données du début)
Pour calculer le retard sur 25 m de fibre optique, il faut connaître l'indice de réfraction de la fibre qui n'est pas donné pour la lumière donnée... et ce n'est pas dans les données.
S'il vous plaît, a part utiliser les données de la question c) je ne sais pas comment faire, mais il y a forcément un autre moyen.
up du soir.. Pour ceux qui arrivent je rappelle ce qui me pose problème. J'en suis à la question b) me demandant de représenter le retard de l'onde sortant par rapport à l'onde entrant dans la fibre de longeur 25m, cependant de trouve un retard de 2,17x10^-15 secondes ce qui est impossible a représenter dans le graphique. Si quelqu'un a une idée car là je patauge...
Merci
Tu peux persister à faire des up tant que tu veux, je t'ai répondu que tu t'acharnais à vouloir calculer quelque chose d'impossible à trouver avec les données du début.
Tu confonds retard du à la transmission dans la fibre optique avec la période de l'onde lumineuse, cela n'a rien à voir.
J'ai vu la différence, le lumière s'éteint puis se rallume sur un intervalle très court, l'onde a une certaine vitesse que l'on peut connaître avec l'indice de réfraction du milieu et la longueur d'onde (j'ai la longueur d'onde mais pas l'indice de réfraction). Cependant ce qu'affiche l'écran de l'oscilloscope c'est bien le décalage de cette oscillation qu'il faut afficher mais si je ne connaît pas la vitesse de l'onde je suis bloqué...
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