La fibroscopie la santé

Objectifs :
Découvrir les phénomènes de réflexion, réfraction et réflexion totale de la lumière.
Comprendre le principe d’une fibre optique.

I – La fibroscopie
La fibroscopie est une technique de diagnostic médical qui utilise la propagation de la lumière dans des fibres optiques. Le fibroscope permet l’exploration de nombreux organes : estomac, cordes vocales, poumons...
Une série de fibres optiques conduit la lumière d’une lampe vers la zone à examiner et une autre série conduit la lumière de la zone observée vers l’œil du médecin ou vers une caméra.

II– Observation de la propagation de la lumière dans une fibre optique

Expérience 1 : On place face à un petit laser, une feuille blanche. Puis on met un peu de poudre de craie pour observer le faisceau.
Noter vos observations. Quelle est la direction de propagation de la lumière dans un milieu transparent et homogène ?

Expérience 2: Observer la propagation de la lumière dans une fibre optique.
Noter vos observations. Quel est l’intérêt d’une fibre optique ?

III – Hypothèses

Alors que la fibre optique est constituée de milieux transparents (c'est-à-dire de milieux dans lequel la lumière peut se propager), comment la lumière y reste-t-elle piégée ?
Quelle proposition des personnages ci-dessus peut-on facilement rejeter en s’appuyant sur des observations de la vie quotidienne et sur les données du tableau ?

Milieu transparent air eau verre Vitesse de la lumière (m/s)
3,0.108
2,2.108
2,0.108

IV – Phénomènes de réfraction et de réflexion totale

1 – Observation du passage de la lumière de l’air dans le verre
a) Compléter le schéma ci-dessus en dessinant ce qui arrive à la lumière au niveau du verre pour un angle d’incidence (défini sur le schéma ci-dessus) i = 40°.

b) Quand un rayon lumineux est renvoyé par une surface, on dit qu’il est réfléchi. Quand il traverse un milieu en changeant de direction, on