A.1-5 Ondes

Cours prévu en début de 2° année

Lecture du référentiel

A-1.5 Ondes 1 2 3 4

Ondes progressives : quelques exemples d’ondes et leurs caractéristiques : lois de la réflexion et de la réfraction

       

Notions d’optique ondulatoire et géométrique (miroir plan, lentilles minces et fibre optique)

       

Description des principes physiques mis en jeu dans quelques sources lumineuses : sources à incandescence et sources à décharge.

       

Grandeurs photométriques d’émission : flux énergétique, flux lumineux et éclairement

       

Perturbations électromagnétiques par conduction, par induction, par effet capacitif, par rayonnement : causes, effets, remèdes.

       

Repère pour la formation

On donnera les notions nécessaires à la compréhension et à la mise en œuvre dela fibre optique et de certains capteurs

Les principes physiques et les définitionsdes grandeurs photométriques seront introduites expérimentalement

Traité en cours de SA

On présentera les perturbations électromagnétiquesBF et HF ainsi que les principaux modes de couplage et qq règles de câblage permettant de seprémunir de ces perturbations

Traité en essais de systèmes

Partie de cours (6h)

Niveau 2 : Niveau de l’expression. Maîtrise d’un savoir relatif à l’expression orale et écrite en utilisant le langage de la discipline.

On donnera les notions nécessaires à la compréhension et à la mise en œuvre dela fibre optique et de certains capteurs

A-1.5 Ondes 1 2 3 4

Ondes progressives : quelques exemples d’ondes et leurs caractéristiques : lois de la réflexion et de la réfraction

       

Notions d’optique ondulatoire et géométrique (miroir plan, lentilles minces et fibre optique)

       

Objectifs

A partir de :

Une expérience simpleLa documentation technique mise à dispositionDifférents capteurs associés aux systèmes

L’étudiant devra être capable de :

Appliquer les lois de la réflexion et de la réfraction Décrire les principaux constituants et le principe physique misen jeu dans certains capteurs et dans la fibre optique Modéliser un objectif de caméra et exploiter ce modèle

Déroulement

A : détecteur de couleur

B : détecteur photoélectrique

C : détecteur à ultrasons

D : système de vision

E : fibre optique

Groupe 1

Groupe 2

Groupe x

1° séance (2h) 2° séance (2h)

=> Rédaction d’undocument de synthèse

(corrigé et noté)Rédaction d’un document par capteur (corrigé)

3° séance (2h)

Reprise avec laclasse des points

pas ou mal abordés.

Complémentséventuels.

ÉvaluationPersonnelle.

(1h)

Compétences transversales

C01 : Analyser un dossier

C03 : Analyser une solution technique

C04 : Rédiger un document de synthèse

C16 : Élaborer un support de formation

C28 : Communiquer de façon adaptée à la situation

SavoirsDéfinition du vocabulaire associé :

•Aux ondes•Aux lois de la réflexion et de la réfraction•Aux lentilles minces•À la fibre optique

Appliquer les lois de la réflexion et de la réfraction sur des exemples simples

Construire géométriquement l’image d’un objet à travers une lentille mince convergente

Construire géométriquement le trajet d’un rayon lumineux dans une fibre optiqueà saut d’indice.

et Savoirs Faire

Documents à disposition des étudiants

Le catalogue sensor technology de Siemens

Le cahier technique n°209 de Schneider Electric relatif à l’acquisition de données

Le fichier Excel Descartes

Le fichier Excel focométrie

Des rapports de thèmes sur les maquettes où sont présents les capteurs

Comment est réalisée la détection de couleur ?

L’expérience :

Le vocabulaire à définir :

Le capteur :

Les lois physiques :

Les références du capteursur la maquette :•Lumière

•Spectre lumineux•Lumière blanche•Couleur•Longueur d’onde

•Principe •Constitution•Réglage possible

•Réflexion•Réfraction

Siemens BERO 3RG75 500-7CA00 

Expériences sur lescouleurs.

Comment fonctionne un détecteur à ultrason ?

L’expérience :

Le vocabulaire à définir :

Le capteur :

Les lois physiques :

Les références du capteursur la maquette :

•Son, ultrason•onde•célérité•Longueur d’onde

•Principe •Constitution•Réglages possibles•Applications

•Réflexion•Calcul de la distanced’un objet en fonctiondu temps du trajet

Siemens Sonar-BERO 3RG6112-3GF00

Comment fonctionne un détecteur photoélectrique ?

Les expériences :

Le vocabulaire à définir :

Le capteur :

Les lois physiques :

Les références du capteursur la maquette :•Rayons incident, réfléchi

•Angles d’incidence, de réflexion•Lentille mince convergente•Foyer

•Principe •Constitution•Différents types de détecteurs•Applications

•Réflexion•Lentille mince convergente(rendre un faisceau parallèlefocaliser un faisceau vers le détecteur)

Siemens Opto-BERO 3RG7211-3DK00  

Réflecteur type D84

Rayon incident

I

Rayon réfléchi

incidence

Rayon incidentI

Rayon réfléchi

réflexion

réflexion

incidence

Extrait CT 209

Comment obtenir l’image d’un objet ?

Les expériences :

Le vocabulaire à définir :

Le capteur :

Les lois physiques :

Les références du capteursur la maquette :

•Objet, image•Lentille mince convergente•Foyers•Axe optique•Focale

•Principe •Constitution•Applications

•Lentilles minces•Construction géométriquede l’image

Caméra siemens simatics 721 CMOS (réf 3GF1721-0AA) à éclairage annulaire 

Mise au point de l’image d’uneimage avec un projecteurde diapositive.Construction géométrique de l’image

F’F

a) Recherche de la distance focale

F’F

b) Rayon incident parallèle à l’axe optique

F’F

c) Rayon incident qui passe parle foyer objet

F’F

d) Rayon incident qui passe par lecentre optique de la lentille

Lien vers le fichier focométrie

Comment déporter la détection par rapport au capteur ?

L’expérience :

Le vocabulaire à définir :

La fibre optique :

Les lois physiques :

Capteurs avec fibres optiques•Réfraction•Angle d’incidence, de réfraction•Indice de réfraction•Réflexion totale

•Principe •Constitution

•Réfraction•Réflexion totale•Construction du trajet lumineuxdans une fibre à saut d’indice

Détecteur de couleur, …

Extrait CT 209Lien vers le fichier Descartes

Iinc

rélexion

réfraction

Iinc

rélexion

réfraction

I

inc

rélexion

Réflexion totale

Séance 2 : document de synthèse

Expliquez brièvement la constitution, le principe de fonctionnementet le rôle de chaque capteur

Rédaction d’un document de synthèse :

Définissez le vocabulaire suivant : spectre lumineux, longueur d’ondecélérité (donnez des valeurs numériques), indice de réfraction

Présentez à travers des schémas légendés :

Les lois de la réflexion et de la réfraction

La modélisation d’un objectif de caméra et le principede construction géométrique de l’image d’un objet.Le principe de propagation de la lumière dans une fibre optiqueà saut d’indice

Séance 3 : remédiation et évaluation

Reprise des points pas ou mal abordés avec la classe.

Évaluation (1h).

Doc word.