Transcription de la vidéo
La figure montre deux rayons lumineux différents se propageant à travers un câble à 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 deux plus grands que l’angle critique. Ou (D) l’angle bleu et l’angle vert sont tous deux plus petits que l’angle critique.
Commençons par faire de la place à l’écran et rappelons ce qu’est l’angle critique et comment fonctionne la propagation des rayons lumineux à travers un câble à fibre optique comme celui illustré ici. Notons que ces deux sujets considèrent la lumière qui se déplace dans un milieu d’indice de réfraction plus élevé et qui est incidente sur une interface avec un matériau d’indice de réfraction plus faible.
Tout d’abord, rappelons que lorsqu’un rayon de lumière est incident sur une interface avec milieu ayant un angle supérieur à l’angle critique, il subira une réflexion interne totale. Dans ce cas, aucune lumière ne transmet ou ne traverse l’interface, 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 sous un angle inférieur à l’angle critique, elle sera transmise et se réfractera comme d’habitude.
Les câbles à 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. Lorsque la lumière traverse la fibre, elle se réfléchit à plusieurs reprises sur les interfaces de la gaine pour rester dans le cœur. Puis finalement la lumière émerge de l’autre extrémité du câble.
Donc, dans cet exemple de diagramme, le rayon orange montre comment la lumière est censée se comporter dans un câble à fibre optique, restant à l’intérieur du cœur lors de sa propagation. Chaque fois que le rayon orange est incident sur une interface de la gaine, il subit une réflexion interne totale. Mais, dans la figure qui nous a été donnée, on peut voir que les rayons bleu et vert échappent au cœur en ces points ici. Ils sont transmis et réfracté à l’interface avec la gaine, donc on déduit qu’ils ne subissent pas de réflexion interne totale.
Voyons maintenant les deux angles considérés dans cette question. On voit qu’ils sont mesurés par rapport à une ligne pointillée grise. Cette ligne représente la normale à la l’interface avec le milieu au point où le rayon est incident. On a déjà établi que si l’angle d’incidence est supérieur à l’angle critique, on observera une réflexion interne totale. Et si l’angle d’incidence est inférieur à l’angle critique, on verra que le rayon sera transmis et réfracté. Ainsi, on sait que les angles bleu et vert sont plus petits que l’angle critique. Cela correspond à la réponse (D), qui est notre réponse finale. L’angle bleu et l’angle vert sont tous deux plus petits que l’angle critique.
