Chaîne de transmission d'informations — Physique — Terminale Bac Pro (Grpt 4)
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Compléter le schéma en écrivant le nom des trois éléments manquants (A, B, C).
A = modulateur (émetteur) : il inscrit l'information sur une onde porteuse.
B = canal de transmission : émetteur → milieu de propagation → récepteur.
C = démodulateur (récepteur) : il extrait l'information du signal reçu.
Répondre par « vrai » ou « faux ».
a) Une onde sonore peut se propager dans le vide.
b) Le Wi-Fi utilise des ondes électromagnétiques.
a) Faux : le son est une onde mécanique, il lui faut un milieu matériel (air, eau, solide).
b) Vrai : le Wi-Fi transmet l'information par ondes radio (électromagnétiques).
Compléter : « La fibre optique est composée d'un ...(a)... où circule la lumière, entouré d'une ...(b)... d'indice plus faible. »
(a) cœur — (b) gaine (gaine optique).
Pour chaque support, indiquer s'il s'agit d'une transmission libre ou guidée : a) antenne 4G ; b) fibre optique.
a) Antenne 4G → transmission libre (ondes hertziennes dans l'air).
b) Fibre optique → transmission guidée (lumière confinée dans le cœur).
Citer deux avantages de la fibre optique par rapport à un câble en cuivre.
Deux réponses attendues parmi : débit beaucoup plus élevé, faible atténuation sur de longues distances, immunité aux perturbations électromagnétiques, câble plus fin et plus léger.
Compléter le schéma en écrivant le nom des trois éléments manquants (A, B, C).
A = modulateur (émetteur) : il inscrit l'information sur une onde porteuse.
B = canal de transmission : émetteur → milieu de propagation → récepteur.
C = démodulateur (récepteur) : il extrait l'information du signal reçu.
Répondre par « vrai » ou « faux ».
a) La lumière peut se propager dans le vide.
b) La radio FM utilise des ondes sonores pour être diffusée dans l'air.
a) Vrai : la lumière est une onde électromagnétique, elle se propage dans le vide.
b) Faux : la radio FM est diffusée par des ondes radio (électromagnétiques), pas des ondes sonores.
Compléter : « Quand l'angle d'incidence dépasse l'angle ...(a)..., toute la lumière est ...(b)... : c'est la réflexion totale. »
(a) limite (angle limite \(\theta_L\)) — (b) réfléchie.
Pour chaque support, indiquer s'il s'agit d'une transmission libre ou guidée : a) Wi-Fi ; b) câble électrique.
a) Wi-Fi → transmission libre (ondes hertziennes dans l'air).
b) Câble électrique → transmission guidée (signal confiné dans le conducteur).
Citer deux exemples de systèmes qui transmettent l'information par ondes radio (hertziennes).
Deux réponses attendues parmi : radio FM, télévision, Wi-Fi, Bluetooth, téléphone 4G/5G.
Un technicien télécom explique le fonctionnement d'une liaison Internet par fibre optique. Nommer les trois grandes étapes d'une chaîne de transmission et indiquer le rôle de chacune.
Modulateur : transforme l'information en un signal adapté au canal (inscrit l'information sur une onde porteuse).
Canal de transmission : transporte le signal (émetteur + milieu de propagation + récepteur).
Démodulateur : extrait l'information du signal reçu pour la restituer.
Pour une liaison Internet par fibre optique, préciser la nature de l'onde utilisée et le milieu de propagation. Comparer avec une liaison Wi-Fi.
Fibre optique : onde lumineuse (souvent infrarouge), guidée dans le cœur de la fibre → transmission guidée.
Wi-Fi : onde radio (électromagnétique) se propageant dans l'air → transmission libre.
Expliquer, en une ou deux phrases, comment la lumière reste piégée dans le cœur d'une fibre optique. Nommer le phénomène et préciser où il se produit.
La lumière subit une réflexion totale à la limite entre le cœur (indice \(n_1\)) et la gaine (indice \(n_2 \lt n_1\)). À chaque rebond, elle est entièrement réfléchie vers l'intérieur du cœur et progresse en zigzag jusqu'à l'autre extrémité.
Une fibre optique possède un cœur d'indice \(n_1 = 1{,}50\) et une gaine d'indice \(n_2 = 1{,}47\). Calculer l'angle limite de réflexion totale \(\theta_L\).
\(\sin\theta_L = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}47}{1{,}50} = 0{,}98\)
\(\theta_L = \arcsin(0{,}98) \approx \mathbf{78{,}5°}\).
Un installateur de réseaux doit choisir entre câble cuivre et fibre optique pour relier deux bâtiments distants de 500 m avec un débit élevé. Quel support recommander ? Justifier par deux arguments.
On recommande la fibre optique. Arguments : débit très élevé (dizaines de Gbit/s) et faible atténuation sur la distance (le signal se dégrade peu), auxquels s'ajoute l'immunité aux perturbations électromagnétiques.
Un technicien télécom décrit une communication par téléphone portable (4G). Nommer les trois grandes étapes d'une chaîne de transmission et indiquer le rôle de chacune.
Modulateur : inscrit la voix numérisée sur une onde porteuse radio.
Canal de transmission : antenne du téléphone → air → antenne relais.
Démodulateur : équipement de la station de base qui extrait l'information.
Pour une communication 4G, préciser la nature de l'onde utilisée et le milieu de propagation. Comparer avec une liaison par fibre optique.
4G : onde radio (électromagnétique) se propageant dans l'air → transmission libre.
Fibre optique : onde lumineuse, guidée dans le cœur de la fibre → transmission guidée.
Expliquer pourquoi l'indice du cœur d'une fibre doit être supérieur à celui de la gaine. Nommer le phénomène qui permet le guidage de la lumière.
La réflexion totale ne se produit que lorsque la lumière passe d'un milieu plus réfringent vers un milieu moins réfringent, c'est-à-dire quand \(n_1 \gt n_2\). Si le cœur avait un indice inférieur à la gaine, la lumière s'échapperait et ne serait pas guidée.
Une fibre optique possède un cœur d'indice \(n_1 = 1{,}48\) et une gaine d'indice \(n_2 = 1{,}45\). Calculer l'angle limite de réflexion totale \(\theta_L\).
\(\sin\theta_L = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}45}{1{,}48} \approx 0{,}9797\)
\(\theta_L = \arcsin(0{,}9797) \approx \mathbf{78{,}4°}\).
Dans une entreprise, on transfère chaque jour de gros fichiers entre deux postes. Le réseau fibre est saturé, on envisage le Wi-Fi. Un technicien fibre conseille de garder la fibre. Donner deux arguments techniques en faveur de la fibre optique.
Arguments : débit bien plus élevé que le Wi-Fi (transfert des gros fichiers plus rapide) et immunité aux perturbations électromagnétiques (liaison stable), la fibre présentant aussi une faible atténuation.
Une fibre optique a un cœur d'indice \(n_1 = 1{,}500\) et une gaine d'indice \(n_2 = 1{,}485\).
a) Calculer l'angle limite de réflexion totale \(\theta_L\).
b) Un rayon frappe la limite cœur-gaine avec un angle d'incidence de 82° par rapport à la normale. Y a-t-il réflexion totale ? Justifier.
c) Un autre rayon frappe la limite avec un angle de 78°. Que se passe-t-il ?
a) \(\sin\theta_L = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}485}{1{,}500} = 0{,}99 \Rightarrow \theta_L = \arcsin(0{,}99) \approx \mathbf{81{,}9°}\).
b) 82° \(\gt\) 81,9° → l'angle dépasse l'angle limite : il y a réflexion totale, le rayon reste dans le cœur.
c) 78° \(\lt\) 81,9° → l'angle est inférieur à l'angle limite : pas de réflexion totale, une partie de la lumière est réfractée et sort dans la gaine (le signal est perdu).
Une onde radio de fréquence \(f = 2{,}4\) GHz est utilisée par un réseau Wi-Fi. On donne \(c = 3{,}0 \times 10^8\) m/s.
a) Calculer la longueur d'onde \(\lambda\) de cette onde.
b) À quelle famille d'ondes appartient-elle ?
a) \(\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3{,}0 \times 10^8}{2{,}4 \times 10^9} = \mathbf{0{,}125\ \text{m}}\) (soit 12,5 cm).
b) C'est une onde radio (électromagnétique), utilisée dans le domaine des micro-ondes / ondes radio pour le Wi-Fi.
Un ingénieur télécom compare deux liaisons entre un central et un quartier distant de 20 km : une liaison cuivre et une liaison fibre optique.
a) Justifier pourquoi la fibre optique est mieux adaptée aux longues distances.
b) La fibre est fragile : citer une contrainte de pose à respecter et expliquer son lien avec la réflexion totale.
a) La fibre présente une faible atténuation : le signal lumineux se dégrade très peu sur 20 km, contrairement au signal électrique dans le cuivre qui s'affaiblit fortement. Elle offre aussi un débit bien supérieur et une immunité aux perturbations électromagnétiques.
b) Il faut respecter un rayon de courbure minimal (ne pas trop plier la fibre). Si la fibre est trop courbée, l'angle d'incidence sur la limite cœur-gaine devient inférieur à l'angle limite \(\theta_L\) : la réflexion totale n'est plus assurée, la lumière s'échappe et le signal est perdu.
Une fibre optique a un cœur d'indice \(n_1 = 1{,}460\) et une gaine d'indice \(n_2 = 1{,}445\).
a) Calculer l'angle limite de réflexion totale \(\theta_L\).
b) Un rayon frappe la limite cœur-gaine avec un angle d'incidence de 83° par rapport à la normale. Y a-t-il réflexion totale ? Justifier.
c) Un autre rayon frappe la limite avec un angle de 79°. Que se passe-t-il ?
a) \(\sin\theta_L = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}445}{1{,}460} \approx 0{,}9897 \Rightarrow \theta_L = \arcsin(0{,}9897) \approx \mathbf{81{,}8°}\).
b) 83° \(\gt\) 81,8° → l'angle dépasse l'angle limite : il y a réflexion totale, le rayon reste dans le cœur.
c) 79° \(\lt\) 81,8° → l'angle est inférieur à l'angle limite : pas de réflexion totale, une partie de la lumière est réfractée et sort dans la gaine (le signal est perdu).
Une onde radio de fréquence \(f = 5{,}0\) GHz est utilisée par un réseau Wi-Fi 5 GHz. On donne \(c = 3{,}0 \times 10^8\) m/s.
a) Calculer la longueur d'onde \(\lambda\) de cette onde.
b) Comparer avec une onde de 2,4 GHz : laquelle a la plus grande longueur d'onde ?
a) \(\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3{,}0 \times 10^8}{5{,}0 \times 10^9} = \mathbf{0{,}060\ \text{m}}\) (soit 6,0 cm).
b) La longueur d'onde est inversement proportionnelle à la fréquence : l'onde de 2,4 GHz a la plus grande longueur d'onde (12,5 cm \(\gt\) 6,0 cm).
Un ingénieur télécom doit raccorder un data-center à un réseau très haut débit sur 15 km.
a) Justifier le choix de la fibre optique plutôt qu'un câble cuivre.
b) Lors de la pose, un technicien fibre plie accidentellement la fibre à angle vif. Expliquer, à l'aide de la réflexion totale, pourquoi le signal peut être perdu à cet endroit.
a) La fibre offre un débit très élevé (nécessaire pour un data-center), une faible atténuation sur 15 km et une immunité aux perturbations électromagnétiques — le cuivre s'affaiblirait fortement et limiterait le débit.
b) Un pli à angle vif réduit l'angle d'incidence des rayons sur la limite cœur-gaine. Lorsque cet angle devient inférieur à l'angle limite \(\theta_L\), la réflexion totale n'a plus lieu : la lumière traverse la gaine et s'échappe, ce qui provoque une perte de signal à l'endroit du pli.