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Eric DAINI Lyce Paul Czanne Aix en Provence http://labotp.org


TP Phys.10 Chap.15

LE LASER, OUTIL DINVESTIGATION ET TRANSMETTEUR DINFORMATION

Le laser est devenu un outil de choix pour mesurer des distances, mme trs petites. Il permet galement de transmettre des informations, y compris sur de grandes distances. Comment utiliser un laser pour mesurer des longueurs ou pour transmettre des informations ? I STOCKAGE DE LINFORMATION ET DISQUE OPTIQUE

Document 1 : disques optiques Un disque optique est un disque de 12 cm de diamtre sur lequel les informations sont graves le long dune piste en forme de spirale, enroule du centre vers lextrieur du disque (doc.a). Lobservation au microscope lectronique de la surface dun disque optique, contenant des informations numriques, montre un alignement de creux (pits) et de plats (lands) de diffrentes longueurs (doc.b). Le pas de la spirale, not a, dpend du type du support optique (doc.c). Depuis 2006, les disques Blu-ray ou Blu-ray Disc (BD) concurrencent les disques DVD (Digital Versatile Disc) et les CD (Compact Disc), car leur capacit de stockage de donnes est plus importante. Document 2 : figure dinterfrences Lorsquon envoie un faisceau laser sur un support optique, le faisceau laser, de diamtre gal quelques millimtres, intercepte plusieurs sillons de la piste. Les microreliefs des diffrents sillons atteints par le faisceau laser jouent le rle de sources secondaires. Les faisceaux rflchis par les diffrents microreliefs et qui interfrent de faon constructive gnrent des taches brillantes (doc. d).

Doc.c : schmatisation de la de la surface de divers disques optiques.

Doc.a : schmatisation de la piste en forme de spirale sur un disque optique.

Doc.b : Lobservation au microscope lectronique de la surface dun disque optique.



On note d la distance disque optique cran et x la distance qui spare les taches lumineuses qui correspondent aux ordres dinterfrence -1 et 1.

Scurit : pour viter toute lsion oculaire, ne jamais regarder directement le faisceau et ne pas le pointer vers une personne. Faire attention aux rflexions du faisceau.

Document 3 : pas a du disque optique

2

2

4.da 1

x avec la longueur donde de la lumire laser.

Document 4 : incertitudes

On considre que lincertitude U() sur la longueur donde du laser est nulle. Lincertitude U(a) sur le pas a

du disque optique est donne par la relation : 2 22 2

2

4 d U(d) U(x)U(a)

a.x d x

.

Lincertitude U(a) sera arrondie de telle sorte quelle porte sur le dernier chiffre significatif de la valeur de a. TRAVAIL A EFFECTUER : 1. Quelle est la grandeur caractristique lie au stockage des information sur un disque optique ?

2. laide du matriel mis disposition, rdiger un protocole exprimental dtaill, comprenant un schma

de montage, qui permet de mesurer cette grandeur pour un CD et un DVD avec la plus grande prcision possible.

3. Raliser le montage et le faire vrifier.

4. Calculer la grandeur caractristique pour le CD et le DVD et la comparer celle annonce dans les

documents.

5. Estimer les incertitudes U(d) et U(x) sur les mesures de d et x. Exprimer, en fonction de son incertitude, le rsultat de la mesure de la grandeur caractristique et en dduire un encadrement de cette grandeur.

6. Pourquoi un DVD stocke-t-il plus dinformation quun CD sur une mme surface ?

Doc.d : Montage et taches brillantes observes sur lcran.

Tache ordre -1

Tache ordre 0

Tache ordre +1



II - UTILISATION DUN LASER POUR TRANSMETTRE UNE INFORMATION DISTANCE Montage dj mont sur une paillasse, tudier avec lensemble des lves

Relier tout dabord un gnrateur de mlodie directement un haut-parleur et couter la mlodie. Raliser le montage ci-dessus et couter. Raliser une acquisition simultane avec le logiciel OSCILLO5 des signaux (EA1) et (EA2) .

1. Comment doivent-tre disposs le laser et le phototransistor pour couter la mlodie ? Quelle proprit du laser est ainsi mise en vidence ? 2. Sous quelle forme linformation a-t-elle t transmise entre le montage metteur et le montage rcepteur ? Que ralise le montage metteur ? Le montage rcepteur ?

Quel est lavantage de ce mode de transmission de linformation par laser par rapport au mode de transmission par cble?

3. Comparer les signaux mis et reu (forme et frquence).

Intercaler entre le laser et le phototransistor un filtre de couleur rouge, puis vert. 4. Que constate-t-on ?

Connecter une fibre optique entre le laser et le phototransistor. 5. Comment se propage la lumire laser dans la fibre optique ? Quel est lavantage de la transmission de la lumire laser par fibre optique par rapport celui de la transmission directe par laser ?

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