TRAVAUX DIRIGES

TRAVAUX DIRIGES
Module :
Optique Ondulatoire
TD-1- Généralité Optique Ondulatoire
Enseignant : Khalid ASSALAOU
SMP & SMIA
Exercice 1 :
1. Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans une fibre optique d’indice de réfraction 1,48 ?
2. Quelle durée prend le trajet de la lumière dans une fibre optique de 3 km de longueur ?
Exercice 2 :
La distance entre la Terre et Mars évolue entre 50 et 400 millions de kilomètres.
Quelle est la durée minimale d’une communication entre ces deux planètes ?
On donne : c0 300 000 km/s (vitesse des ondes électromagnétiques dans le vide)
Exercice 3:
1. Quelle est la vitesse de propagation de la lumière dans une fibre optique d’indice de réfraction n=1,48 ?
2. Quelle durée prend le trajet de la lumière dans une fibre optique de 3 km de longueur ?
Exercice 4 :
On dispose d’une diode laser S émettant un faisceau lumineux monochromatique de longueur d’onde λ = 0,
790 µm.
Quelle est la couleur de la lumière émise par cette diode laser ?
Exercice 5 :
Un laser émet une radiation rouge de longueur d’onde 1= 0,6329923 µm dans le vide. Calculer la longueur d’onde 2
du rayonnement émis dans l’air d’indice n2= 1,00028.
Exercice 6 :
Soit le tableau ci-dessous,
Ondes
A
105,5 MHz
Fréquence 
Longueur d’onde 
Domaine
B
0,0852.1015 Hz
C
50 GHz
D
6.1015 Hz
1. Calculer la longueur d’onde  des ondes A, B, C et D et donner leur domaine (Visible, IR, UV,
Ondes radio, Microonde et RX)
2. Classer ces différents domaines (Visible, IR, UV, Ondes radio, Microonde et RX) sur un axe
(longueurs d’ondes croissantes)
Exercice 7 :
Soit une lentille mince convergente dans l’air de distance focale f’, éclairée par une source ponctuelle placée
dans le plan focal objet, hors du foyer (on posera PM = a). Après la lentille les rayons sont parallèles entre
eux.
Calculer les différences de chemins optiques représentés sur la figure:
1 = (SQ) – (SP) --- Fig.1
2 = (SM) – (SP) --- Fig.1
3 = (MS) – (PS) --- Fig.2
FACULTE POLYDISCIPLINAIRE DE LARACHE
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Exercice 8 :
Soit un rayon de longueur d’onde λ, incliné d’un angle i par rapport à la normale d’une lame à faces
parallèles d’épaisseur e et d’indice n. Il se réfléchit partiellement sur la première face et sur la deuxième
face comme sur la figure ci-dessus.
1. Calculer en détail la différence de chemin optique entre les rayons réfléchis après la lame.
Exercice 9 :
On rappelle que :
- la célérité d’une onde lumineuse dans le vide est c = 3,0 x 10 8 m.s-1
- La loi de Descartes pour la réfraction de la lumière s’écrit : n1.sin i1 = n2.sini2
A – Caractéristiques des ondes lumineuses.
On considère une onde lumineuse de longueur d’onde dans le vide = 589 nm.
1 - Quelle est la fréquence de cette radiation ?
2 - Quelle est la valeur de la longueur d’onde de cette radiation dans un verre dont l’indice de réfraction
est n = 1,524 ?
3 - Quelle est la célérité (vitesse) de la radiation dans le verre ?
4 - Un faisceau de lumière composé de 3 radiations de
longueurs d’onde dans le vide 1= 430 nm, 2= 589 nm et
3= 768 nm tombe au centre C d’un demi cylindre en plexiglass
sous un angle d’incidence i = 60° (voir schéma ci-contre).
L’indice de réfraction augmente quand la longueur d’onde
diminue. On donne l’indice du plexiglass pour les trois
radiations :
a - Quelle est la couleur de chacune de ces trois radiations ?
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b - Déterminer, pour chaque radiation, la direction du faisceau réfracté (angle r°) dans le plexiglass.
c - Quelle est la radiation la plus déviée ?
d - Comment appelle-t-on le phénomène mis en évidence ?
Exercice 10 :
Un laser émet des impulsions lumineuses, de longueur d’onde
= 633 nm, qui sont transportées par une
fibre optique de longueur L = 250 m. Un récepteur est disposé à l’entrée de la fibre, et un autre à la sortie de
la fibre optique. Ils permettent de détecter le passage des impulsions lumineuses et de les visualiser sur
l’écran d’un oscilloscope. Le dispositif est schématisé ci-dessous.
On rappelle que la célérité de la lumière dans le vide est c = 3,00.108 m.s-1.
On observe à l’oscilloscope les signaux ci-dessous, la vitesse de balayage étant 0,200 µs / div ( ou carreau) :
1) Quel est le domaine de longueurs d’onde correspondant à la lumière visible ?
2) Calculer les fréquences limites de la lumière visible.
3) A partir de l’enregistrement des signaux captés par les deux récepteurs, calculer la célérité v de la
lumière émise par le laser dans la fibre optique.
4) En déduire l’indice de réfraction n du matériau dont la fibre est constitué.
5) Préciser comment varient les caractéristiques suivantes lorsque le faisceau du laser passe de l’air
dans la fibre.
a) Fréquence :
c) Célérité :
b) Longueur d’onde :
d) Couleur :
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