PowerPoint 2007

Les objectifs de connaissance :
- Définir le pH d’une solution aqueuse ;
- Définir un état d’équilibre ;
- Définir un acide et une base selon la théorie de Brönsted ;
- Définir et utiliser la constante d’acidité d’un couple acide-base ;
- Définir le produit ionique de l’eau ;
- Calculer le pH de quelques solutions aqueuses.
Les objectifs de savoir-faire :
- Réaliser un dosage ;
- Déterminer l’équivalence d’un dosage.
Thème : AGIR
Livre : Chapitre 21
Domaine : Transmettre et stocker l’information
1. Chaine de transmission d’informations
Définition :
Une chaîne de transmission est l'ensemble des dispositifs permettant le transport d'une
information. Elle comprend trois éléments essentiels : une source, un canal de transmission
et un destinataire.
A RETENIR :
L’entrée et la sortie d’un canal de transmission sont constitués de deux dispositifs appelés
« émetteur » et « récepteur » qui convertissent l’information à transmettre en un signal
qui pourra être acheminé par le canal de transmission et inversement.
2. Les différents canaux de transmission
Lorsqu’un signal émis par une source se propage vers un ou plusieurs destinataires via un
canal de transmission, il peut le faire de deux manières différentes : par propagation libre
ou propagation guidée.
2.1. Propagation libre
On parle de propagation libre lorsque le signal peut se propager librement dans toutes les
directions de l’espace qui lui sont offert.
2.2. Propagation guidée
La propagation d’un signal est dite guidée lorsqu’il est contraint de se déplacer dans un
espace limité.
 Transmission guidée dans un câble :
Lorsque l’information peut être transmise sous la forme d’un signal électrique, ce signal
peut être guidé le long d’un conducteur électrique (câble coaxial (ci-après), par exemple).
 Transmission guidée par fibre optique :
Lorsque l’information peut être transmise sous la forme d’un signal lumineux, ce signal peut
être guidé le long d’une fibre optique.
Exercices : n°20 p554 & n°29 p557 (les 2  AP)
3. Transmission d’un signal
3.1. Atténuation d’un signal
La propagation de signaux peut s’accompagner de différentes perturbations, comme la
distorsion du signal (modification de la fréquence pendant la transmission), l’apparition de
« bruits » (signaux aléatoires qui se superposent au signal transmis) ou l’atténuation du
signal.
Définitions :
- On appelle atténuation d’un signal électrique, l’affaiblissement de l’amplitude du signal
au cours de la transmission. Elle se note A et s’exprime en décibel (symbole : dB) :
 PE 
A  10  log  
 PS 
PE  puissance du signal en entrée du câble (en W)

PS  puissance du signal en sortie du câble (en W)
- On appelle coefficient d’atténuation linéique d’un câble coaxial, l’atténuation par unité de
longueur que subit un signal électrique dans ce câble. Il se note  et s’exprime en décibel
par mètre (symbole : dB.m–1) :

P 
A 1
  10  log  E 
L L
 PS 
PE  puissance du signal en entrée (en W)
P  puissance du signal en sortie (en W)
 S

L  longueur du câble (en m)
  coefficient d'atténuation (en dB.m 1 )

3.2. Débit binaire
Lors de la transmission d’un signal numérique, un paramètre important pour le caractériser
est la quantité de données qu’il véhicule par unité de temps. On définit alors le débit
binaire, qui correspond au nombre de bits transmis par seconde (c'est-à-dire le nombre de
0 ou de 1 transmis par unité de temps). Il s’exprime en bit par seconde (symbole : bit/s ou
bps), bit rate (ou bitrate) en anglais).
n
D
t
n  nombre de bits transmis

t  durée de la transmission (en s)
D  débit binaire (en bit/s)

Remarque : multiples et sous-multiples fréquemment utilisés
-
Le kilobit par seconde (kbit/s) : 103 bit/s ;
Le mégabit par seconde (Mbit/s) : 106 bit/s ;
Le gigabit par seconde (Gbit/s) : 109 bit/s ;
Le térabit par seconde (Tbit/s) : 1012 bit/s.
Exercice : n°22 p555
4. Stockage optique
4.1. Constitution d’un disque optique
Le CD (Compact Disc) est un disque optique permettant de stocker des informations
numériques. Les données sont inscrites sur une piste en spirale, partant du centre vers
l'extérieur du disque.
Le disque est composé de quatre couches :
1
une couche en polymère servant de support aux informations imprimées
2
une couche de laque acrylique anti-UV créant un film protecteur pour les données
3
une fine pellicule métallique (alu, or ou argent) constituant la couche réfléchissante
4
un substrat en matière plastique (polycarbonate) pourvu de bosses obtenues par
pressage
Rappel :
La piste d’un CD est une succession de creux (pits) et de plats (lands). Chaque creux a une
profondeur de 0,12 µm et une largeur de 0,6 µm. La taille d'un bit sur le CD est normalisée,
sa taille est de 0,278 µm.
Les deux états possibles (1 ou 0) sont :
- Le 1 qui correspond à une transition entre un creux et un plat ;
- Le 0 qui correspond à une zone sans discontinuité : un creux ou un plat.
4.2. Lecture des données d’un disque optique ( exercice de bac sur le Blu-ray)
Le laser utilisé pour la lecture des données sur
CD a une longueur d'onde standard de 780
nm, c'est à dire dans l'infrarouge proche.
Le faisceau émis par le laser va être réfléchi
par une lame semi-réfléchissante en direction
du CD.
Une lentille permet de focaliser le faisceau afin
de lire avec précision les données. Le signal est
ensuite réfléchi par le CD, traverse la lame et
arrive sur le récepteur (photodiode) qui
mesure la quantité de lumière reçue.
l/4
Faisceau laser
Sur un
plat
Signal initial
Sur un
creux
Signal déphasé
d'une demi-période
Signal reçu par la
photodiode
La profondeur d'un creux a été choisie pour correspondre à un quart de la longueur d'onde du
rayonnement laser. Comme le faisceau laser fait un aller/retour, le décalage entre un creux et un plat
correspondra donc à une différence de marche d’une demi-longueur d'onde. Cela va représenter un
déphasage du signal d'une demi-période.
 L'interférence entre le signal venant d'un creux et celui venant d'un plat va être destructive, la
photodiode recevra donc un signal très faible.
l/4
Faisceau laser
Sur un
plat
Sur un
plat
Signal initial
Signal identique
Signal reçu par la
photodiode
Lorsque le laser va se réfléchir sur un plat ou dans un creux, les signaux seront « en phase »,
les interférences seront constructives et le signal reçu par la photodiode sera maximal.
On comprend pourquoi les valeurs binaires (0 et 1) correspondent respectivement à une
continuité entre deux plats ou deux creux (0) et à un front entre un plat et un creux (1).
Exercice : n°19 p554
4.3. Lecture des données d’un disque optique
La quantité de données numériques qu’on peut inscrire sur un disque dépend
principalement de la taille du spot.
À cause des phénomènes de diffraction, ce spot n’est jamais un point mais est caractérisé par
son diamètre d.
On définit l'ouverture numérique (Numerical Aperture)
par :
Disque
d
NA  sin  α  
D
 2
D

f
2
2
f2
On définit alors le diamètre du spot par :
λ
d  1, 22
NA
Lentille
Faisceau
laser
D
D = diamètre du faisceau laser incident
d = diamètre du spot sur le disque
f = distance focale de la lentille convergente
 = angle du cône lumineux émergent de la lentille
4.4. Du CD au Blu-ray
Si l'on souhaite augmenter la densité de données sur un disque, il faut tenir compte du
phénomène de diffraction. Car le spot n’est pas ponctuel mais a la forme d'un disque de
diamètre d (cf. § 4.3).
Ainsi, pour augmenter la densité des informations sur le disque, il faut diminuer la taille du
spot :
- en diminuant la longueur d’onde du laser ;
- en augmentant l’ouverture numérique de la lentille, c’est-à-dire en diminuant sa
distance focale.
Comparaison des trois principaux supports de stockage optique
Exercice : n°23 p555