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Jeulin Fibroptonic Mode D'emploi

Optique géométrique
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Optique
Optique géométrique
Optics
Geometric optics
Français – p 1
English – p 38
Version : 9101
Réf :
202 012
Fibroptonic
Fibroptonic

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Manuels Connexes pour Jeulin Fibroptonic

Sommaire des Matières pour Jeulin Fibroptonic

  • Page 1 Optique Optique géométrique Optics Geometric optics Réf : 202 012 Fibroptonic Français – p 1 Fibroptonic English – p 38 Version : 9101...
  • Page 2 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Cet ensemble d’accessoires optoélectroniques permet d’illustrer et d’étudier : • L’émission de signaux, • Leur transmission par fibre optique • Leur réception Il permet aussi de déterminer la fréquence de divers phénomènes vibratoires. Les manipulations proposées sont simples et souvent spectaculaires. Elles sont du niveau lycée à...
  • Page 3 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Figure 1 : Le module émetteur Figure 2 : Le module récepteur Figure 3 : Le module photorésistance FRANCAIS...
  • Page 4 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2 Mise en service ❖ Alimentation : Les deux modules émetteur et récepteur doivent être alimentés par un générateur délivrant une tension continue et constante dont la valeur est comprise entre 6 et 12 volts. Il est donc possible de les alimenter avec un seul générateur, même s'il est plus pédagogique de bien...
  • Page 5 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2.1 Comment couper une fibre optique • Les 2 extrémités de la fibre ont été minutieusement dénudées et dépolies. Mais si pour une raison quelconque, on désire la couper, il faut retailler soigneusement l’extrémité sectionnée.
  • Page 6 Pour tous réglages, contacter le Support Technique au 0 825 563 563. Le matériel doit être retourné dans nos ateliers et pour toutes les réparations ou pièces détachées, veuillez contacter : JEULIN – S.A.V. 468 rue Jacques Monod CS 21900...
  • Page 7 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 PROPAGATION D’UN SIGNAL FICHE FIBROPTONIC INFRAROUGE DANS L’AIR 1 But Expérimentation sur la propagation d’un signal infrarouge dans l’air et les milieux transparents Le photoémetteur délivre un signal infrarouge d'une centaine de nanomètres de largeur spectrale, centré...
  • Page 8 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2.2 Montage et manipulation • alimenter l'émetteur et le récepteur (relier les bornes rouges au + du générateur et les bornes noires au -). • mettre l'interrupteur situé à côté du connecteur de l'émetteur sur M (marche), la DEL verte doit s'allumer et si l'on regarde à...
  • Page 9 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 PROPRIETES OPTIQUES ET FICHE GEOMETRIQUES D’UN FAISCEAU FIBROPTONIC INFRAROUGE 1 But Etudier la directivité d'un faisceau infrarouge et ses propriétés optiques Détection acoustique. 2 Expérience N° 2 Propagation rectiligne d’un faisceau infrarouge 2.1 Matériel •...
  • Page 10 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Manipulation Après avoir réglé le potentiomètre du boîtier récepteur au gain maximal, on essaie d'aligner le photorécepteur et le photoémetteur. Lorsque ceux-ci sont parfaitement alignés, un signal sonore retentit même si l'écart entre les connecteurs bleu et noir atteint 10 à...
  • Page 11 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 4 4 Expérience N° 4 Réfraction d’un faisceau infrarouge. Détection acoustique Par rapport à la manipulation précédente, il suffit de remplacer le miroir plan par un prisme ou un demi-cylindre en plexiglas ou en verre. L'angle au sommet du prisme doit être de 30 ou 45°...
  • Page 12 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 PROPAGATION D’UN SIGNAL FICHE FIBROPTONIC ELECTROMAGNETIQUE DANS UNE FIBRE OPTIQUE 1 But Transformation de signaux de nature différente, transport de l'information, visualisation. L'émetteur émet un signal infrarouge à 0,85 micromètre de longueur d'onde, mais l'information initiale, qui crée ce signal peut être de différente nature : électrique,...
  • Page 13 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 3 Expérience N° 6 Transmission optique d’une information logique 3.1 Matériel • Emetteur • Récepteur • Fibre optique connectée à l'émetteur et au récepteur • Alimentation continue 6, 9 ou 12 V • Oscilloscope 3.2 Montage...
  • Page 14 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC TELEPHONIE PAR FIBRE OPTIQUE 1 But Découvrir le principe de la téléphonie (transmission par fil) par fibre optique. 2 Expérience N° 7 2.1 Matériel • Emetteur • Récepteur • Fibre • Alimentation continue 6,9 ou 12 V 2.2 Manipulation...
  • Page 15 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 TRANSMISSION OPTIQUE D’UN FICHE FIBROPTONIC SIGNAL PERIODIQUE 1 But Illustrer la transmission d’un signal électrique, par fibre optique. 2 Expérience N° 8 2.1 Matériel • Emetteur • Récepteur • Fibre • Alimentation 6, 9 ou 12 V •...
  • Page 16 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Observations • Le signal détecté est aussi périodique, il peut être légèrement déformé. La déformation dépend de la nature du signal (rectangulaire ou sinusoïdal), de son amplitude, de sa fréquence (entre 10 Hz et 50 kHz) et de la valeur de la tension d’alimentation de l’émetteur et du récepteur.
  • Page 17 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 DETECTION ET TRANSMISSION PAR FICHE FIBROPTONIC FIBRE OPTIQUE 1 But Utiliser la fibre optique pour transmettre un signal détecté par un capteur. 2 Expérience N° 9 2.1 Matériel • Emetteur • Récepteur • Module photorésistance •...
  • Page 18 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Manipulation • quand on bascule l'interrupteur de l'émetteur sur M, la DEL verte ne s'allume que si l'on éclaire suffisamment la photorésistance. Un signal infrarouge traverse alors la fibre optique et la DEL rouge s'allume aussi.
  • Page 19 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 4 Expérience N° 11 Exploitation d’un spectre à l’aide d’une fibre optique 4.1 Matériel • Projecteur de diapositives • Fente de 1 mm de large découpée dans un carton au format 5 x 5 cm •...
  • Page 20 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 4.3 Observation • la réponse spectrale de l'ensemble : fibre optique + photorécepteur est faible dans le bleu-violet; elle est maximale dans le rouge et l'infrarouge. • cette expérience permet de montrer qu'il existe du rayonnement en dehors du domaine visible, au-delà...
  • Page 21 Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC MESURES DE PERIODES 1 But Déterminer la période de systèmes périodiques, à l’aide des trois modules du Fibroptonic et d’un oscilloscope. 2 Expérience N° 12 Matériel • Emetteur • Récepteur • Fibre optique connectée aux boîtiers précédents •...
  • Page 22 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Manipulation • éclairer la photorésistance avec une lampe ou mieux avec un faisceau laser. • intercepter le faisceau lumineux avec le vibreur dont on veut déterminer la période (lame de scie, ressort…) • écarter le vibreur de sa position d'équilibre et observer le signal reçu à l'oscilloscope (figure 17) •...
  • Page 23 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 DETECTION DE VARIATIONS FICHE FIBROPTONIC LUMINEUSES 1 But Détecter une variation d’intensité lumineuse à l’aide d’une photorésistance. 2 Précaution d’emploi La résistance de la photorésistance diminue lorsque celle-ci est éclairée. En plein soleil, la résistance est d'une dizaine d'ohms;...
  • Page 24 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Montage • alimenter la photorésistance sous 6 ou 9 V continu entre ses 2 bornes extrêmes noire et verte. Les 3 éléments du module étant des dipôles symétriques, le sens du branchement importe peu. On choisira donc de relier la borne noire au moins de l'alimentation et la verte au plus.
  • Page 25 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Figure 20 : signal observé à l’oscilloscope lorsque l’on éclaire une photorésistance avec un voyant néon alimenté par le courant du secteur. La forme du signal dépend des conditions expérimentales. 6 Expérience N° 15 Variations de luminosité...
  • Page 26 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 fréquence des éclairs du stroboscope est égale à 4 fois la vitesse de rotation du moteur. • on peut donc appliquer cette expérience à la détermination de la vitesse de rotation d'un moteur. Il suffit de munir celui-ci d'un disque percé d'une seule ouverture.
  • Page 27 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 VIBRATIONS ET OSCILLATIONS FICHE FIBROPTONIC MECANIQUES 1 But Déterminer à l'aide du module photorésistance, la période d'un vibreur ou d'un oscillateur mécanique. Utiliser une photorésistance pour étudier les mouvements mécaniques périodiques ou pseudopériodiques. LES MANIPULATIONS DECRITES DANS CETTE PARTIE SONT FACILEMENT REALISABLES EN TRAVAUX PRATIQUES.
  • Page 28 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 2 Expérience N° 17 Détermination de la période des vibrations d'un diapason • fixer sur l'une des branches du diapason le petit miroir adhésif (inutile si le métal est suffisamment réfléchissant). • diriger le faisceau du laser sur ce miroir et intercepter le faisceau réfléchi avec la photorésistance (figure 22).
  • Page 29 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 4 Expérience N° 19 Vibration de la membrane d’un haut-parleur • reprendre le montage de la figure 22, en remplaçant le diapason par un haut-parleur dont la membrane apparente est de grand diamètre (10 cm par exemple). Fixer le petit miroir adhésif à...
  • Page 30 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 6 Expérience N° 21 Détermination de la période d’un pendule • pour constituer le pendule, on accroche à un fil long de quelques centimètres une petite masse. • dans le montage de la figure 23, on remplace le ressort par le pendule, la masse intercepte au repos le faisceau du laser.
  • Page 31 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC SPECTROSCOPIE 1 But Utiliser les propriétés de la photorésistance pour explorer un spectre de lumière blanche. 2 Expérience N° 22 Matériel • Projecteur de diapositives • Fente de 1 mm de large découpée dans un carton de format 5 x 5 cm •...
  • Page 32 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Observation et résultats • on constate que la résistance de la cellule photorésistive varie quand on la déplace dans le spectre d'ordre 1. Dans le bleu-violet, la résistance est grande car la photocellule est peu sensible dans ce domaine de longueurs d'onde et la lumière émise par la lampe à...
  • Page 33 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC PHOTOMETRIE 1 But Utiliser un photorécepteur pour des mesures d’éclairement. 2 Expérience N° 23 L'expérience décrite ici a pour but de préciser le comportement de la résistance de la "cellule" photorésistive en fonction de l'éclairement. Elle donne lieu à des mesures simples et relativement précises.
  • Page 34 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Résultats • la figure 27 montre l'allure de la résistance R en fonction de la distance D pour 2 lampes de puissances différentes (40 et 75 W). On constate que R est une fonction linéaire de D.
  • Page 35 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC COLORIMETRIE 1 But Déterminer approximativement la concentration d’une solution colorée à partir de solutions- témoins de concentration connue. 2 Expérience N° 24 Matériel • Module photorésistance • Ohmmètre • Source de lumière blanche assez directive ou laser •...
  • Page 36 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Remarques • la précision atteint 5 % sur la concentration. • on obtient aussi de bons résultats avec des solutions de sulfate de cuivre II. • si on tourne la cuve autour d'un axe vertical, l'épaisseur optique augmente et l'absorption aussi (loi de Beer-Lambert).
  • Page 37 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 FICHE FIBROPTONIC CINETIQUE CHIMIQUE 3 But Étudier la cinétique de la réaction chimique entre l'iodure de potassium et le peroxodisulfate de sodium en solution, à l'aide de mesures photométriques. 4 Expérience N° 25 Matériel •...
  • Page 38 Optique Fibroptonic Ref : 202 012 Manipulation • prendre une cuve en verre et y introduire 25 ml de la solution de peroxodisulfate. • préparer dans un bécher 25 ml d'iodure de potassium. • placer la cuve ainsi remplie dans le faisceau lumineux; mettre le chronomètre à zéro.
  • Page 39 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 This set of optoelectronic accessories is used to illustrate and study: • Transmission of signals • Their transmission by optical fibre • Their reception. It is also used to determine the frequency of various vibrations.
  • Page 40 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 External signal input Balck Yellow terminal terminal 2200 Ohms potentiometer Green LED Transmitter Black terminal 6 to 12 V DC power supply or 9 V battery Optical fiber Red terminal Switch Microphone Switch Figure 1: the transmitter module...
  • Page 41 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2 Commissioning ❖ Power supply: Both, transmitter and receiver modules must be powered by a constant DC generator providing between 6 and 12 volts. It is thus possible to power them both with a single voltage generator even if it is educationally better to separate the input circuit from the output circuit by using either 2 voltage generators or 2 9 V batteries.
  • Page 42 3 After-sales service The device is under a 2-year guarantee, it must be sent back to our workshops. For any repairs, adjustments or spare parts please contact: JEULIN – TECHNICAL SUPPORT 468 rue Jacques Monod CS 21900 27019 EVREUX CEDEX FRANCE...
  • Page 43 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 PROPAGATION OF AN INFRARED SHEET FIBROPTONIC SIGNAL IN AIR 1 Purpose Experimentation on the propagation of infrared signals in air and in transparent mediums The light transmitter provides an infrared signal of about hundred nanometers of spectral bandwidth, centred at the wavelength of 850 nm.
  • Page 44 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2 Experiment No. 1 2.1 Equipment: • Transmitter • Receiver • 6, 9 or 12 V DC power supply (the optical fibre is not used) 2.2 Set-up and experiment • Power the transmitter and the receiver (connect the red terminals to the + of the generator and the black ones to -).
  • Page 45 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 OPTICAL AND GEOMETRICAL SHEET FIBROPTONIC PROPERTIES OF AN INFRARED BEAM 1 Purpose To study the directivity of an infrared beam and its optical properties. Acoustical detection. 2 2 Experiment no. 2 Rectilinear propagation of an infrared beam 2.1 Equipment:...
  • Page 46 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Experiment: After adjusting the potentiometer of the receiver unit to the maximum gain, try to align the light transmitter and photoreceptor. When they are perfectly aligned, an audible signal is heard even if the distance between the blue and black connectors is 10 to 15 cm.
  • Page 47 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 4 Experiment no. 4 Refraction of an infrared beam. Acoustical detection. In relation to the previous experiment, simply replace the plane mirror with a prism or a half cylinder in Plexiglas or glass. The prism’s apex angle must be 30 or 45° to prevent the occurrence of total reflection of the beam too easily.
  • Page 48 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 PROPAGATION OF AN SHEET FIBROPTONIC ELECTROMAGNETIC SIGNAL IN AN OPTICAL FIBER 1 Purpose To convert signals of different nature, carry information, display. The transmitter emits an infrared signal of 0.85 micrometers wavelength, but the initial information that has created this signal can be of a different nature: electrical, acoustic, light, etc.
  • Page 49 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 3 Experiment no. 6 Optical transmission of logical information. 3.1 Equipment: • Transmitter • Receiver • Optical fibre connected to the transmitter and receiver • 6, 9 or 12 V DC power supply •...
  • Page 50 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC OPTICAL FIBER TELEPHONY 1 Purpose To discover the principle of optical fibre telephony (transmission through wire). 2 Experiment no. 7 2.1 Equipment: • Transmitter • Receiver • Fibre • 6, 9 or 12 V DC power supply 2.2 Experiment...
  • Page 51 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 OPTICAL TRANSMISSION OF A SHEET FIBROPTONIC PERIODIC SIGNAL 1 Purpose To illustrate the transmission of an electrical signal through an optical fibre. 2 Experiment n° 8 2.1 Equipment: • Transmitter • Receiver • Fibre •...
  • Page 52 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Observations: • The detected signal is also periodic. It may be slightly deformed. The deformation depends on the nature of the signal (rectangular or sinusoidal), on its amplitude, its frequency (between 10 Hz and 50 kHz) and on the value of the supply voltage of the transmitter and receiver.
  • Page 53 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 DETECTION AND TRANSMISSION SHEET FIBROPTONIC THROUGH AN OPTICAL FIBER 1 Purpose To use the optical fibre to transmit a signal detected by a sensor. 2 Experiment no. 9 2.1 Equipment: • Transmitter • Receiver •...
  • Page 54 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Experiment • When we toggle the receiver’s switch to On, the green LED comes on only if we illuminate the photoresistor sufficiently. An infrared signal passes through the optical fibre and the red LED also comes on.
  • Page 55 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 4 Experiment no. 11 Examining a spectrum with an optical fibre. 4.1 Equipment: • Slide projector • Slit of 1 mm cut out into a 5x5 cm cardboard. • A diffraction grating of 140 lines/mm or a glass prism •...
  • Page 56 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 4.3 Observations • The spectral response of the assembly: optical fibre + photoreceptor is weak in blue-violet; it is maximum in red and infrared. • This experiment shows that there exists radiation outside the visible region, beyond the red: the infrared.
  • Page 57 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC MEASUREMENT OF PERIODS 1 Purpose To determine the period of a periodic system using three fibroptonic modules and an oscilloscope. 2 Experiment no. 12 2.1 Equipment: • Transmitter • Receiver • Optical fibre connected to the previous units •...
  • Page 58 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 Photoresistor Power supply 6 or 9 V = Transmitter Receiver Optical Fiber Figure 16: Set-up to determine the period of low frequency vibratory mechanical phenomena. 2.3 Experiment: • Illuminate the photoresistor with a torch or better still with a laser beam.
  • Page 59 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 Time Figure 18: The vibrating blade intercepts the light beam twice every period, but at rest, the vibrator does not cut the beam. 2.4 Note: To determine the frequency delivered by a flash stroboscope or a rotating disk with slits, simply project the light emitted by the stroboscope on the photoresistor and view the signal on an oscilloscope.
  • Page 60 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 DETECTION OF VARIATIONS IN SHEET FIBROPTONIC LIGHTING 1 Purpose To detect a variation in the light intensity using a photoresistor. 2 Precautions for use The resistance of the photoresistor reduces when it is illuminated. In sunlight, the resistance is a dozen ohms;...
  • Page 61 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 direction does not matter. We will therefore connect the black terminal to the negative and the green to the positive of the power supply. • Connect the oscilloscope to the terminals of the photoresistor: black terminal to the ground of the oscilloscope and the yellow terminal to channel A (figure 19).
  • Page 62 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 Figure 20: Signal observed on the oscilloscope when the photoresistor is lit with a neon indicator powered by mains current. The shape of the signal depends on the experimental conditions. 6 Experiment no. 15 Variations in the brightness of a fluorescent lamp powered by mains current.
  • Page 63 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 MECHANICAL VIBRATIONS AND SHEET FIBROPTONIC OSCILLATIONS 1 Purpose To determine the period of a vibrator or mechanical oscillator using a photoresistor module. To use a photoresistor to study periodic or pseudo-periodic mechanical movements. THE EXPERIMENTS DESCRIBED IN THIS PART ARE EASY TO PERFORM.
  • Page 64 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 3 Experiment no. 18 Determining the period of a mechanical vibrator • Repeat the previous set-up and replace the tuning fork with Melde’s vibrator or a saw blade; the small adhesive mirror will be fixed to the vibrator.
  • Page 65 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 • Depending on the relative position of the laser and the mass at rest, we observe 1 or 2 interruptions of the beam per period of the spring (refer to figures 17 and 18).
  • Page 66 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC SPECTROSCOPY 1 Purpose To use the properties of the photoresistor to examine a white light spectrum. 2 Experiment no. 22 2.1 Equipment: • Slide projector • 1mm wide slit cutout in 5x5 cm size cardboard.
  • Page 67 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Observations and results: • We observe that the resistance of the photoresistive cell varies when it is moved in the 1 order spectrum. In blue-violet, the resistance is high because the photocell is less sensitive in this wavelength range and the light emitted by the projector’s halogen lamp has very little blue-violet radiation.
  • Page 68 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC PHOTOMETRY 1 Purpose Use a photoreceptor to measure the illumination. 2 Experiment no. 23 The purpose of the experiment described here is to specify the behaviour of the resistance of the photoresistive “cell” in function of the illumination. It gives simple and relatively accurate measurements.
  • Page 69 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 Figure 27: Curve representing the resistance R of the photoresistor in function of the distance D from the light source (A: 40 W light bulb, B: 75 W bulb). 2.4 Note: • We obtain similar results if the light sources are fitted with colour filters.
  • Page 70 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC COLORIMETRY 1 Purpose To approximately determine the concentration of a coloured solution from a standard solution of known concentration. 2 Experiment no. 24 2.1 Equipment: • Photoresistor module • Ohmmeter • Directive source of white light or laser •...
  • Page 71 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Note: • The accuracy of the concentration is 5%. • We also obtain good results with copper sulphate II solutions. • If we rotate the tank around a vertical axis, the optical thickness as well as the absorption increases (Lambert’s cosine law).
  • Page 72 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 SHEET FIBROPTONIC CHEMICAL KINETICS 1 Purpose To study the kinetics of the chemical reaction between potassium iodide and sodium peroxodisulfate solutions using photometric measurements. 2 Experiment no. 25 2.1 Equipment: • Photoresistor module •...
  • Page 73 Optics Fibroptonic Ref : 202 012 2.3 Experiment: • Take a glass tank and pour 25 ml of peroxodisulfate solution in it. • Prepare 25 ml of potassium iodide in a beaker. • Place the tank filled with the solution under a light beam; reset the stopwatch.

Ce manuel est également adapté pour:

202 012