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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.
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