Devoir physique lycée: Lecteurs CD, DVD et phénomènes optiques

Résumé du document

1) « Quel(s) phénomène(s) optique(s) est (sont) exploité(s) dans la lecture d'un CD ? » (question, 2017)

Le document 2 nous indique que le codage de l'information sur un CD réside dans le gravage d'une piste en forme de spirale constituée d'une succession d'alvéoles de profondeur et de largeur constantes"

Extraits

[...] Ce phénomène limite le nombre d'informations que peut stocker un CD puisque la tâche du laser doit lire qu'une piste à la fois. Le phénomène de diffraction limite donc la capacité de stockage d'un CD. Principe de la lecture des données : « Un point M de l'espace est atteint par deux ondes. Quelle doit être la caractéristique de ces ondes pour que l'on puisse observer des interférences en M ? » (question, 2017) Les deux ondes peuvent produire des interférences stables en M si et seulement si elles possèdent la même fréquence. [...]

[...] Ce rayon pénètre la couche plastique en polycarbonate ayant un indice de réfraction de 1,55 (comme nous l'indique le document avant de se réfléchir sur la partie métallique pour interférer avec lui- même. L'onde-résultante est alors renvoyée par l'intermédiaire du miroir semi-réfléchissant à un capteur de lumière. Selon que l'onde se réfléchit dans un creux ou non, nous auront respectivement des interférences dites constructives ou destructives impliquant respectivement une augmentation ou diminution de l'intensité du signal. Les phénomènes de réflexion, de réfraction et d'interférences sont donc exploités dans la lecture d'un CD. [...]

[...] 11) « Montrer que NA est une grandeur sans dimension. » (question, 2017) D'où λ et d ayant pour unité internationale le mètre, NA est donc sans dimension. Afin de vérifier nous pouvons utiliser la formule du document 5 : Regardons l'unité du numérateur D/2 ; sachant que D est le diamètre du faisceau du laser, le numérateur a pour unité internationale le mètre Regardons l'unité du Dénominateur ; sachant que f est la distance focale de la lentille, f² a pour unité internationale le mètre², (D/2)² ; de la même façon a pour unité internationale le mètre². [...]

[...] A l'inverse, si les deux ondes sont en permanence en opposition de phase, elles provoqueront des interférences destructives. « Donner la relation générale entre la différence de marche δ et la longueur d'onde λ dans les deux cas. » (question, 2017) Soit φ la différence de phase entre l'onde incidente et l'onde réfléchie. D'après la question précédente l'interférence sera constructive si elles sont en phase ce qui se traduit pas l'expression : avec k un nombre entier et T la période de l'onde et v la vitesse de l'onde. [...]

[...] D'où nous avons dans le cas d'une interférence destructive : « Quelle est la longueur d'onde du laser pour le CD dans le polycarbonate ? » (question, 2017) Nous avons les expressions suivantes : (valeurs données par les documents 1 et « Quelle est la seule donnée numérique importante du document 2 relative au phénomène d'interférence décrit dans le document 3 ? » (question, 2017) La seule donnée importante donnée par le document 3 est que la profondeur d'un creux a été choisie pour que l'interférence entre le signal venant d'un creux et celui venant d'un plat soit destructive. [...]