Transcription de la vidéo
La figure montre deux rayons lumineux différents se propageant à travers un câble de fibre optique. Deux angles sont indiqués, un en vert et un en bleu. Lequel des énoncés suivants concernant ces angles est correct ? (A) L’angle bleu est plus grand que l’angle critique, mais l’angle vert est plus petit que l’angle critique. (B) L’angle bleu est plus petit que l’angle critique, mais l’angle vert est plus grand que l’angle critique. (C) L’angle bleu et l’angle vert sont tous les deux plus grands que l’angle critique. Ou (D) l’angle bleu et l’angle vert sont tous les deux plus petits que l’angle critique.
Commençons par libérer de la place sur l’écran et faisons un rappel sur l’angle critique et la propagation des rayons lumineux à travers un câble de fibre optique comme celui illustré ici. Notons que ces deux idées considèrent la lumière qui se propage d’un milieu d’indice de réfraction plus élevé à un milieu d’indice de réfraction plus faible.
Tout d’abord, rappelons que lorsqu’un rayon de lumière est incident sur une surface de séparation avec un angle supérieur à l’angle critique, il subira une réflexion interne totale. Dans ce cas, aucune lumière n’est transmise ou ne traverse la surface, car elle est entièrement réfléchie. Ainsi, si l’angle d’incidence d’un rayon est supérieur à l’angle critique, il subira une réflexion interne totale. Mais si la lumière est incidente avec un angle inférieur à l’angle critique, elle sera transmise et se réfractera comme d’habitude.
Les câbles de fibre optique sont une application très utile de la réflexion interne totale. Dans un tel câble, la lumière traverse un cœur de fibre central entouré d’une gaine faite d’un matériau avec un indice de réfraction inférieur à celui du cœur. Ensuite, lorsque la lumière traverse la fibre, elle est réfléchie à plusieurs reprises sur la limite de la gaine pour rester dans le cœur. Puis, finalement, la lumière émerge de l’autre extrémité du câble.
Ainsi, dans cette figure, le rayon vert montre comment la lumière est censée se comporter dans un câble de fibre optique, restant à l’intérieur du cœur lors de sa propagation. Chaque fois que le rayon vert est incident sur la limite de la gaine, il subit une réflexion interne totale. Mais nous pouvons voir que le rayon bleu sort du cœur à ce stade. Il est transmis et est réfracté à la limite de la gaine. Nous savons donc qu’il n’y a pas de réflexion interne totale ici.
Maintenant, regardons les deux angles que nous considérons dans cette question. Nous pouvons voir qu’ils sont chacun mesurées par rapport à une ligne pointillée grise. Cette ligne représente la normale à la surface de séparation au point où le rayon est incident. Donc, les deux angles sont des angles d’incidence.
Nous avons déjà établi que si l’angle d’incidence est supérieur à l’angle critique, nous verrons une réflexion interne totale. Et si l’angle d’incidence est inférieur à l’angle critique, nous verrons le rayon transmis et se réfracter.
Ainsi, nous savons que l’angle vert est supérieur à l’angle critique et l’angle bleu est inférieur à l’angle critique. Cela correspond à l’option (B), qui est notre réponse finale. L’angle bleu est plus petit que l’angle critique, mais l’angle vert est plus grand que l’angle critique.
