1) La réfraction
La réfraction de la lumière est le changement de direction que la lumière subit lorsqu’elle traverse une surface de séparation entre deux milieux.
La lumière est déviée lorsqu'elle passe d'un milieu transparent à un autre (par exemple : de l'air à l'eau, ou l’inverse…). C'est un phénomène que l’on observe lorsque l'on regarde une paille dans un verre : celle-ci paraît cassée.
Comme nous l’avons étudié l’an dernier, la réfraction se calcule grâce à la loi de Snell-Descartes. Celle-ci a pour formule :
n 1 : Indice de réfraction du 1er milieu d’où provient le rayon.
i 1 : Angle d’incidence du 1er milieu .
n 2 : Indice de réfraction du 2nd milieu.
i 2 : Angle de réfraction.
La fibre optique utilise, lors de sa transmission, la réfraction que nous venons de définir. En effet, dès l’impulsion du message optique les « rayons » lumineux vont aller se répercuter sur les délimitations du cœur cylindrique, tandis que d’autre sont perdus.
Transmission : Elle se fait à l’aide d’un émetteur et d’un récepteur. Afin de faire passer le message optique, deux fibres, dont l’une dirige l’émission et l’autre la réception, sont nécessaire.
2) La réflexion totale
La réflexion de la lumière est le changement de direction d’un rayon au niveau de la surface de séparation entre deux milieux, afin de revenir au milieu initial.
sin i2 = n1 x sin i1
n2
Il existe deux sortes de réflexion de la lumière par rapport à la surface de séparation :
-
La réflexion spéculaire
-
La réflexion diffuse
La réflexion spéculaire est celle qui a pour aboutissement, un comportement comme dans un miroir. Lorsque la surface réfléchissante est lisse (sans défaut), les rayons réfléchis sont parallèles aux rayons incidents par rapport à la normale, raison pour laquelle ils reviennent en reflétant l’image.
Les lois de la réflexion spéculaire informent que le rayon incident, le rayon réfléchi et la normale à la surface réfléchissante (au point d’incidence) doivent être sur le même plan, alors que l’angle formé entre le rayon incident et la normale est égal à l’angle existant (alpha) entre le rayon réfléchi à la normale.
Quant à la réflexion diffuse, elle a lieu lorsque l’image n’est pas sauvegardée et que c’est plutôt son énergie qui est réfléchie. A ce moment-là, si la surface réfléchissante est inégale, les rayons réfléchis ne sont pas parallèles aux rayons incidents, et donc seule la surface est éclairée.
Le phénomène de la réflexion interne totale a lieu lorsqu’un rayon de lumière, en traversant un matériau dont l’indice de réfraction est plus grand que celui où il se trouve, est réfracté de façon qu’il n’arrive pas à franchir la surface entre les deux matériaux qui se réfléchissent totalement.
Deux conditions sont donc obligatoires pour qu'il y ait une réflexion totale :
-
La lumière doit passer du milieu où elle la plus lente vers le milieu où elle est la plus rapide.
-
L’angle d’incidence doit être supérieur à l’angle limite de réfraction.
La fibre optique utilise la réflexion diffuse.
