Optique - Bases de l'optique géométrique - publié le 24/02/2009

Résumé du document

Optique - Bases de l'optique géométrique, 11 exercices non corrigés niveau MPSI

Extraits

[...] Les angles d'incidence en I1 sur M en I2 sur M2 valent tous deux 60 et le rayon I1 I2 est dans le plan de la figure. Quelle doit ˆtre l'orientation de M3 pour que, apr`s les trois r´flexions, le rayon e e e r´fl´chi d´finitif ait la mˆme direction et le mˆme sens que le rayon incident ? e e e e e Exercice 6. Arc-en-ciel. Un rayon de lumi`re monochromatique p´n`tre dans e e e une sph`re homog`ne d'indice n sous une incidence e e il subit p r´flexions partielles a l'int´rieur de la sph`re avant de sortir. e ` e e 1. [...]

[...] e Bases de l'optique g´om´trique e e Exercice 1. Dispersion de la lumi`re blanche. e Un verre a l'indice n = pour la lumi`re rouge et n = pour la lumi`re e e violette. Un rayon de lumi`re blanche qui contient ces deux couleurs se propage e dans ce verre et arrive a la surface de s´paration avec l'air sous une incidence de ` e 1. Calculer l'angle que font dans l'air les rayons rouge et violet Calculer l'angle de r´fraction limite dans le verre pour ces deux longueurs e d'onde. [...]

[...] Fibre optique. Les rayons lumineux d'inclinaisons diff´rentes n'ont pas le mˆme chemin ` pare e a courir dans la fibre, donc leur temps de parcours est variable. Une impulsion lumineuse de courte dur´e envoy´e dans la fibre subit un ´largissement temporel e e e lorsqu'elle ressortira de celle-ci. Ceci limite rapidement le taux maximal de transfert d'informations a grande distance par ce type de fibre. ` 1. Calculer la diff´rence de temps mis par deux rayons lumineux se propageant e dans une fibre d'indice n et de longueur l'un sur l'axe de la fibre et l'autre inclin´ d'un angle θ par rapport a celui-ci. [...]

[...] Faire l'application e ` e num´rique. Quelle est la d´viation correspondante ? e e 3. Etudier les variations de la d´viation D en fonction de l'angle d'incidence e i. Mettre en ´vidence l'existence d'une d´viation minimum Dm et d´terminer e e e l'expression de l'indice n en fonction de Dm et A. Tracer la courbe D = f Exercice 10. Ouverture num´rique d'une fibre. e On appelle O.N. = 1. sin θmax l'ouverture num´rique de la fibre, θmax d´signe e u e l'angle d'incidence maximal du rayon lumineux (dans l'air) compatible avec le confinement du rayon lumineux a l'int´rieur de la fibre. [...]

[...] e MPSI - Exercices - Optique - Bases de l'optique g´om´trique e e Peut-on la rendre ´gale a π/2 ? Que devient dans ce cas la condition pr´c´dente ? e ` e e page 2/2 Exercice 9. Etude du prisme (d'apr`s concours). e Un prisme est constitu´ d'un milieu homog`ne e e et isotrope d'indice n du milieu ext´rieur e e e (qui sera de l'air d'indice unitaire) par deux dioptres qui font entre eux un angle A constant de Le rayon incident parvient sur le prisme au point I. [...]