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 les rayons lumineux se déplacent 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 ayant un milieu d’indice de réfraction plus faible.
Tout d’abord, rappelons que lorsqu’un rayon de lumière est incident sur une interface du milieu 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 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 réfractée 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 est réfléchie à plusieurs reprises par l’interface de la gaine pour rester dans le cœur. Puis finalement, la lumière émerge de l’autre extrémité du câble.
Ainsi, dans ce diagramme, le rayon bleu montre comment la lumière est censée se comporter dans un câble à fibre optique, restant à l’intérieur du cœur lors de sa propagation. Lorsque le rayon bleu est incident sur la limite de la gaine, il subit une réflexion interne totale. Mais on voit que le rayon vert échappe au cœur à cet endroit ici. Il est transmis et réfracté à l’interface de la gaine. Donc, on déduit qu’il n’y a pas de réflexion interne totale ici.
Maintenant, regardons les deux angles que considérés dans cette question. On observe qu’ils sont chacun mesurés par rapport à une ligne pointillée grise. Cette ligne représente la normale à la l’interface du milieu au point où le rayon est incident, donc les deux angles sont des angles d’incidence. On a déjà établi que si l’angle d’incidence est supérieur à l’angle critique, on aura une réflexion interne totale. Et si l’angle d’incidence est inférieur à l’angle critique, on verra le rayon est émis et réfracté.
Ainsi, on sait que l’angle bleu est supérieur à l’angle critique et l’angle vert est inférieur à l’angle critique. Cela correspond à la réponse (A), qui est notre réponse finale. L’angle bleu est plus grand que l’angle critique, mais l’angle vert est plus petit que l’angle critique.
