COMMENT GUIDER LA LUMIÈRE AVEC DU JELLO

www.iscience.ca
COMMENT GUIDER
LA LUMIÈRE AVEC DU JELLO
(Cette activité s’adresse à des jeunes du secondaire et plus.)
www.chairemm.polymtl.ca
Qu’est-ce qu’un guide d’ondes ?
De nos jours, les communications se font sur de longues distances, soit pour envoyer de l’information,
soit pour en recevoir. Nous le faisons par l’entremise du téléphone, mais aussi d’Internet, de la télévision, de la radio, etc.
La fibre optique est souvent utilisée pour la transmission d’information entre villes, entre pays et même
entre continents. La fibre optique est un fil de verre long de plusieurs centaines de kilomètres et dont
le diamètre s’apparente à celui d’un cheveu. L’information est transmise à travers la fibre par le biais de
la lumière.
La fibre guide les ondes lumineuses qui transportent l’information de l’émetteur vers le récepteur : la
fibre optique est un guide d’ondes.
Matériel nécessaire :
• un pointeur laser (On peut trouver des pointeurs dans un magasin « Tout pour un dollar »)
NE JAMAIS POINTER LE LASER VERS QUELQU’UN.
ATTENTION AUX YEUX!
• de la gélatine Knox (six sachets par litre d’eau)
• un napperon de plastique (pour protéger la table)
• un couteau de type “exacto”
• une règle
• un grand plat de cuisine de plus de 3 cm de profondeur (Un plat à lasagne convient. Le plat doit
assez grand pour permettre de préparer des sections de gélatine de 20 x 8 cm);
• un bac d’eau chaude plus grand que le plat (pour le démoulage).
Préparation de la gélatine (à faire 12 h à 48 h à l’avance) :
• Suivez la recette sur la boîte Knox en mettant 6 sachets par litre d’eau.
• Versez doucement la gélatine liquide dans les plats, en évitant de faire des bulles, jusqu’à atteindre une hauteur de 2 cm de liquide.
• Écumez la surface de la gélatine liquide pour enlever les bulles.
• Mettez la préparation au moins 12 heures au réfrigérateur, jusqu’au début de l’expérience. (La
préparation se conserve au maximum deux jours au réfrigérateur.)
Démoulage de la gélatine avant l’expérience :
• Remplissez un bac d’eau chaude.
• Trempez quelques secondes le dessous du plat de gélatine dans l’eau (sans que l’eau ne touche
directement la gélatine) pour faire fondre un peu la gélatine et la démouler facilement.
• Taillez des sections d’environ 20 x 8 cm.
Réalisation d’un guide d’ondes de lumière:
Vous allez simuler le guidage dans une fibre optique en utilisant de la gélatine.
• Taillez une longue bande d’environ 1,5 cm de large dans sa section de gélatine. Aidez-vous de
la règle pour faire une coupe droite sans trop appuyer sur la gélatine. La surface taillée doit être
très lisse. Les extrémités de la bande peuvent être retaillées afin de les rendre plus lisses
• Dirigez le faisceau laser dans la bande de gélatine par une de ses extrémités, et tentez de le faire
sortir à l’autre extrémité, en faisant réfléchir le faisceau sur les parois. La réflexion totale interne
peut alors être observée.
• Tentez à nouveau la démonstration, après avoir replacé la bande de gélatine de manière à avoir
des courbures.
Laser
Réalisation d’un coupleur:
Un signal voyageant dans une fibre optique peut être envoyé à deux endroits différents à l’aide d’un
« coupleur ». Ce dispositif très utilisé dans les réseaux de télécommunication peut être simulé avec
des bandes de gélatine.
• Taillez une autre bande de gélatine semblable à la première.
• Prenez les deux bandes taillées et collez-les en leur milieu de manière à former un X.
• Dirigez le faisceau laser dans une des bandes de gélatine par une de ses extrémités, et tentez
de le faire sortir à l’autre extrémité, en faisant réfléchir le faisceau sur les parois. Tentez aussi de
faire transférer une partie de la lumière à l’autre bande, pour faire sortir de la lumière aussi à
l’extrémité de cette deuxième bande.
Laser
Sortie 1
Sortie 2
Ce document a été conçu en collaboration avec la Section étudiante de l’Optical Society of America à l’École Polytechnique de Montréal.